Fachgebiet: Biologie

Der Einfluss von VA-Mykorrhiza auf die Mineralstoffaufnahme von Paprika und Sommerweizen

Portraitfoto Laura Holecek

Laura Holecek

Schule: Gymnasium Alexandrinum Coburg
Wohnort: Bad Rodach
Regionalwettbewerb: Oberfranken
Alter: 18
Betreuung: Herr Dr. Reuter

Projektbeschreibung

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einfluss von Vesikulär-arbuskulärer Mykorrhiza (VAM) auf die Mineralstoffaufnahme von Grünlandpflanzen (Paprika und Sommerweizen) mithilfe der Plasma-Emissionsspektroskopie (ICP-OES) zu ermitteln. Pflanzen in einer VAM-Symbiose können Mineralstoffe, insbesondere Phosphat, effizienter aufnehmen, da VAM-Pilze verzweigte, intrazellulare Hyphen (Arbuskeln) und dickwandige Hyphen im Wurzelgewebe der Pflanzen (Vesikel) ausbilden. Auch das Wachstum und die Gesundheit der Pflanzen werden nachweislich durch VAM-Pilze erhöht.

Im praktischen Teil wird ein Experiment beschrieben, um feststellen zu können, ob VAM-Pilze nachweislich das Wachstum, die Gesundheit und die Mineralstoffaufnahme von Pflanzen verbessern. Hierfür wurden zwei verschiedene Pflanzenarten verwendet: Capsicum annuum (Paprika) und Triticum aestivum cv. star (Sommerweizen).
Für den Versuch wurden jeweils zehn sterilisierte und nicht sterilisierte Pflanzen von Paprika und Sommerweizen gezüchtet. Die Voraussetzungen waren für alle Ansätze gleich. Während des Wachstums wurden stetig Messungen durchgeführt, um erste Unterschiede zwischen den Pflanzen mit und ohne VAM-Symbiose feststellen zu können. Nach der Ernte erfolgte eine genaue Untersuchung der Wurzeln beider Arten und Behandlungen, nach dem die Wurzeln mit Hilfe eines Siebes ausgewaschen wurden. Die Wurzelproben wurden für die Untersuchungen eingefärbt, wofür das spezifische Farbreagens Trypanblau verwendet wurde, das es ermöglicht, lediglich Pilzstrukturen in den Wurzeln sichtbar zu machen.

Anschließend wurden die Wurzelproben unter einem Binokular auf ihren Mykorrhizierungsgrad nach der Linien-Intersektionsmethode untersucht. Des Weiteren wurden Blätterproben der Pflanzen im Trockenschrank getrocknet und nach einer entsprechenden Zerkleinerung in eine Extraktions-lösung versetzt. Drei Wochen später wurden die Extraktionssuspensionen filtriert und an-schließend mit Säure versetzt. Danach wurde eine Mineralstoffanalyse mit Hilfe der ICP-OES durchgeführt.

Der Mykorrhizierungsgrad der sterilisierten Pflanzen war bei beiden Arten signifikant geringer als der der nicht sterilisierten Pflanzen. Jedoch wiesen die Paprikapflanzen beider Behandlungen jeweils einen höheren Mykorrhizierungsgrad auf als die Weizenpflanzen beider Behandlungen. Der niedrigere Mykorrhizierungsgrad der Weizenpflanzen lässt sich durch die Mycorrhizal Dependency (MD) erklären. Demnach ist Sommerweizen aufgrund eines ausgeprägten Feinwurzelsystems nicht so sehr auf die Anwesenheit von VAM-Pilzen angewiesen, da sie auch bei einem geringeren Mykorrhizierungsgrad das gleiche Bodenvolumen erschließen können.
Paprika besitzt hingegen eine positive MD, weshalb eine Infektion mit VAM-Pilzen das Wachstum, die Gesundheit und die Mineralstoffaufnahme der Pflanze fördert. Die unbehandelten Pflanzen beider Arten nahmen durchschnittlich mehr Phosphat und Zink auf als die behandelten Pflanzen. Der Unterschied erwies sich jedoch als nicht signifikant. Die Stängel der sterilisierten Weizenpflanzen besaßen einen signifikant geringeren Phosphatanteil, als die Stängel nicht sterilisierter Pflanzen. Die vermehrte Mineralstoffaufnahme der mykorrhizierten Pflanzen lässt darauf schließen, dass eine VAM-Symbiose die Mineralstoff-aufnahme, insbesondere die Phosphat- und Zinkaufnahme, begünstigt.
Die Wachstumsmessungen ergaben, dass durchschnittlich die sterilisierten Pflanzenansätze beider Arten langsamer wachsen im Vergleich zu den nicht sterilisierten Ansätzen. Zusätzlich wurden die Pflanzen, die nicht behandelt worden sind, als gesünder und kräftiger wahrge-nommen.

Somit haben VAM-Pilze auch einen positiven Einfluss auf die Gesundheit und das Wachstum der Pflanze.


Platz: 1

Zulassung zur nächsten Wettbewerbsrunde

Sonderpreis für

  • Sonderpreis Ökologie der Bayerischen Akademie der Wissenschaften - Mikrobiome

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