Forschung: Galaktosamin für widerstandfähige Böden

Ein Kasseler Forschungsprojekt untersucht, wie man deutsche Ackerböden auf ökologische Weise widerstandsfähiger und stabiler machen kann. Dafür analysiert eine Forscherin insbesondere den Aminozucker Galaktosamin, der bei uns ein Bestandteil des Speichels und des Knorpelgewebes ist.

Galaktosamin für widerstandfähige Böden: Forschungsprojekt untersucht Zusammenhänge. Bild: GABOT.

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Speichel enthält Enzyme und befestigt diese im Mund an unsere Nahrung. Eine ähnliche Funktion haben extrazelluläre polymere Substanzen (kurz: EPS), die von Mikroorganismen, d.h., Bakterien und Pilzen, auch im Boden gebildet werden. Mikroorganismen und EPS bilden sogenannte Biofilme – Strukturen, die an der Bodenoberfläche haften –, die für die Mikroben überlebenswichtig und für Böden selbst wertvoll sind: Sie machen diese stabiler und widerstandsfähiger gegen Umweltstress wie Dürre, Überflutungen oder starken Wind.

Galaktosamin wurde schon häufig in Ackerböden nachgewiesen. Dort wird dieser Aminozucker ausschließlich von Mikroorganismen gebildet. Es ist aber unbekannt, welche Funktion diese Substanz für die Mikroorganismen hat. Ziel des aktuellen Projekts an der Universität Kassel ist es nun herauszufinden, ob dieser ein Indikator für das Vorhandensein von Biofilmen in Böden ist. Das entsprechende Forschungsvorhaben setzt Rebeca Leme Oliva, Doktorandin und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fachgebiet Ökologische Pflanzenernährung, um. Dabei wird sie von dem pensionierten Professor und früheren Leiter des Fachgebiets Bodenbiologie und Pflanzenernährung Prof. Dr. Rainer Georg Jörgensen betreut. Um dem Zusammenhang von Galaktosamin und EPS auf den Grund zu gehen, führt Oliva eine Reihe von Experimenten durch, in denen sie den Boden verschiedenen Substraten aussetzt.

Erste Experimente fanden im Labor unter kontrollierten Bedingungen statt und sind bereits abgeschlossen. Hier untersuchte Oliva die Bildung von EPS durch Pilze und Bakterien und analysierte, inwiefern sich die Bestandteile der EPS unter verschiedenen Bedingungen verändern.

Zurzeit arbeitet Oliva mit Ackerböden. Dabei führt sie dem Boden leicht oder schwer abbaubaren Kohlenstoff zu und analysiert, wie dieser jeweils im Boden verarbeitet wird. Da EPS, wie bereits angeführt, dem Boden wichtige Vorteile bietet, ist von entscheidender Bedeutung, wie, wann und welche Formen von Biofilmen sich darin bilden. „Dieses System zu untersuchen und EPS auf ökologische Weise zu produzieren, also zum Beispiel ohne Dünger, hätte positive Effekte für die Landwirtschaft, da der Boden ökologisch und gezielt auf widrige Bedingungen vorbereitet werden könnte“, betont Oliva.

Das Forschungsprojekt läuft seit Anfang 2022 und ist ein Teilprojekt des übergeordneten DFG-geförderten Projekts „Systemökologie von Böden – das Mikrobiom und die Randbedingungen modulieren die Energieentladung“, an dem sich mehrere deutsche Universitäten beteiligen. Sein Ziel ist es, genauer zu verstehen, wie Bodensysteme funktionieren. Jedes der Teilprojekte beschäftigt sich mit einem unterschiedlichen Bestandteil oder Merkmal des Bodens, für die Vergleichbarkeit verwenden dabei jedoch alle Projekte dieselben Böden.

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