EISEN FÜR PFLANZEN

EISEN FÜR PFLANZEN

Eisen (Fe) ist ein wichtiger Mikronährstoff für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen. Das Vorhandensein von Eisen beeinflusst den Ertrag und die Qualität von Nutzpflanzen und damit auch die Ernährung des Menschen.

Fe ist für Pflanzen nur schwer verfügbar, da es in Böden meist in Form von unlöslichen Oxiden/Hydroxiden vorliegt, insbesondere bei neutralem oder alkalischem pH-Wert. Wissenschaftler haben lange Zeit untersucht, wie Pflanzen mit einem niedrigen Eisengehalt umgehen und wie sie Eisen aus dem Boden aufnehmen können. Die Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass Pflanzen zwei verschiedene Strategien zur Eisenaufnahme aus dem Boden entwickelt haben, die sogenannte Strategie I (Strategie zur Eisenreduktion) und Strategie II (Strategie zur Eisenchelatbildung).

Strategie I wird von Nicht-Grasarten verwendet, während Graspflanzen Strategie II anwenden.

Abbildung 1. Strategien, mit denen Pflanzen Eisen aus dem Boden aufnehmen.

Oben – Strategie I – Reduktionsstrategie (typisch für Nicht-Gräser wie Tomaten): Phenolverbindungen PC und Protonen H+ werden mit Hilfe der Transporter AHA2 und PDR9 aus den Wurzeln ausgeschieden (1A, rote Pfeile) und erhöhen in der Rhizosphäre den Fe3+-Eisengehalt (2A). Fe3+ wird durch das Plasmamembranprotein FRO2 in Fe2+ umgewandelt (3A, gelber gepunkteter Pfeil). Fe2+ gelangt über den Transporter IRT1 in die Wurzeln (4A, grüner Pfeil).

Unten – Strategie II – Chelatbildungsstrategie (wird von Getreidepflanzen wie Weizen verwendet): Phytosiderophore PS verlassen die Wurzeln mit Hilfe des Transporters TOM1 (1B, roter Pfeil); in der Rhizosphäre bilden sie zusammen mit Fe3+ einen Komplex (2B). Der PS-Fe3+-Komplex dringt über die Transporter YS1 oder YSL (3B, grüner Pfeil) in die Wurzeln ein.
Kürzlich wurde festgestellt, dass diese beiden Strategien nicht völlig unabhängig voneinander sind und dass der Mechanismus, den Pflanzen zur Aufnahme von Fe nutzen, direkt von den Eigenschaften des Bodens, auf dem sie wachsen (z. B. pH-Wert, Sauerstoffkonzentration usw.), beeinflusst wird.

Eisen (Fe) ist ein wichtiger Mikronährstoff für fast alle Lebewesen, da es in Co-Faktoren enthalten ist, die die Aktivität und/oder Stabilität von Metalloproteinen gewährleisten, die an vielen physiologischen Prozessen beteiligt sind (z. B. Atmung, Photosynthese, Schwefel- und Stickstoffassimilation, Aminosäurebiosynthese).

Bei den meisten Organismen führt eine Störung der Fe-Homöostase zu Zelldefekten, die sich negativ auf das Wachstum auswirken.

Stress aufgrund von Eisenmangel (Fe) hemmt das Pflanzenwachstum. Der Gehalt an Vitamin C, löslichem Eiweiß und löslichem Zucker in Blättern und Stängeln nimmt bei Eisenmangel deutlich ab, während der Gehalt an Zellulose und Nitraten zunimmt. Stress aufgrund von Eisenmangel verringert deutlich die Nettophotosyntheserate und die Nitratreduktaseaktivität in den Blättern. Durch den Fe-Mangel wird das Gleichgewicht des aktiven Sauerstoffstoffwechsels gestört. Dies führt zu einer Verringerung der Katalaseaktivität, der Superoxiddismutaseaktivität in Wurzeln und Blättern sowie der Peroxidaseaktivität (POD) in Blättern. Im Gegensatz dazu steigt die POD-Aktivität in den Wurzeln und der Malondialdehydgehalt in den Wurzeln und Blättern deutlich an.

Beim Menschen sind Störungen des Eisenhaushalts mit einer Reihe von Gesundheitsproblemen verbunden, wie z. B. Krebsrisiko, neurodegenerative Erkrankungen und Anämie aufgrund von Eisenmangel. Fe-Mangelanämie ist die häufigste Form, da sie weltweit etwa eine Milliarde Menschen betrifft. Eine Erhöhung des Eisengehalts in ihrer Ernährung würde es ermöglichen, die damit verbundenen Symptome zu überwinden. Daher hätte eine Erhöhung des Eisengehalts und seiner Bioverfügbarkeit in Kulturpflanzen durch Bioanreicherung enorme positive Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Ein wichtiger Schritt zur Erreichung dieses Ziels ist die Entschlüsselung der molekularen Mechanismen, die die Eisenhomöostase in Pflanzen regulieren.

  Einige Studien haben gezeigt, dass ein Überschuss an Fe in Pflanzen zu Wachstumsstörungen und Ertragseinbußen führt. Dies lässt sich dadurch erklären, dass Fe unter aeroben Bedingungen mit Wasserstoffperoxid (H2O2) reagieren und dabei aktive Sauerstoffspezies (ROS) bilden kann, und zwar durch die sogenannte Fenton-Reaktion, die für Zellen schädlich ist.

Dennoch ist Eisenmangel weit verbreitet, obwohl Eisen das vierthäufigste Element auf der Erde ist. Dies liegt daran, dass Fe in Böden meist in Form von schwer löslichen Oxiden/Hydroxiden vorliegt, insbesondere bei neutralem oder alkalischem pH-Wert. Daher muss die Eisenhomöostase in Pflanzenzellen streng reguliert werden. Dies ist notwendig, um einen Mangel oder Überschuss zu vermeiden, die sich stark auf den Ertrag von Kulturpflanzen und die Qualität der daraus gewonnenen Produkte auswirken.

Da Eisen im Boden häufig in Formen vorkommt, die für Pflanzen nur schwer verfügbar sind, ist die Zugabe dieses Elements durch Blattdüngung ein Faktor für die Biofortifikation pflanzlicher Produkte. So wurde nach den Ergebnissen von Untersuchungen, die 2018 in Pakistan durchgeführt wurden, festgestellt, dass die foliarische Gabe von Zitronensäure, FeSO₄ + Zitronensäure sowie einer Kombination aus FeSO₄, Zitronensäure und einem oberflächenaktiven Stoff zu einer Erhöhung der photosynthetischen Aktivität führte. Die Ergebnisse einer anderen Studie, die 2019 in Indonesien durchgeführt wurde, zeigten, dass die Gabe von FeSO₄ die Anzahl und das Gewicht der Früchte beeinflusste. Die doppelte Gabe von 1 % FeSO₄ 15 und 30 Tage nach dem Auspflanzen der Tomatensämlinge führte bis zur dritten Ernte zu der größten Anzahl und dem größten Gewicht der Früchte. Die Gabe von Eisen erhöhte den Ertrag an Trockenmasse der Triebe und Wurzeln.

Auch die Höhe der Sorghum-Pflanzen, der Chlorophyllgehalt in den Blättern, die Konzentration und die Aufnahme von Fe durch die Triebe nahmen im Vergleich zur Kontrollbehandlung zu. Die Blattdüngung mit Fe verringerte die Konzentrationen von P und Mn in den Trieben.

  Gleichzeitig hatte es keinen wesentlichen Einfluss auf die Konzentrationen von P, Mn und Fe in den Wurzeln. Diese Ergebnisse wurden in einer Studie erzielt, die 2014 in Iran durchgeführt wurde.
Angesichts der oben genannten positiven Effekte, die eine foliarische Eisenausbringung sowohl für die Vitalität der Pflanzen als auch für die Anreicherung der menschlichen Ernährung haben kann, empfehlen wir bei Wonder dringend, WL Mono Fe 10 zu den Nährstoffsystemen aller landwirtschaftlichen Kulturen hinzuzufügen. Diese Maßnahme wird zu einer Steigerung des Ertrags und der Qualität der erzeugten Produkte beitragen.
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