„Der Marsianer“ hat das Space Farming berühmt gemacht: Dem Protagonisten des Science-Fiction-Films gelingt das Überleben auf dem Wüstenplaneten, indem er unter einer Abschirmung auf dem Marsboden Kartoffeln anbaut. Im Prinzip zeigt der Film dabei, was die NASA und andere Raumfahrtorganisationen tatsächlich planen: Spezielle Gewächshäuser könnten einmal Kolonien auf dem Mond oder auf anderen Himmelskörpern mit Nahrung versorgen.
Lebensmittelproduktion im Weltall
Klar scheint allerdings: Die „Weltraum-Bauern“ werden es mit verschiedenen Herausforderungen zu tun haben. Vor allem die nährstoffarmen Böden und die abnormalen Schwerkraftbedingungen könnten den Pflanzen an den außerirdischen Standorten erheblich zu schaffen machen. Mutterboden sowie Dünger in den Weltraum zu transportieren, scheint in diesem Zusammenhang eine wenig praktikable Lösung zu sein. Deshalb sind Alternativansätze gefragt, welche die Nutzungsmöglichkeiten der vorhandenen Böden verbessern können.
Die Forschungsgruppe um Lorenzo Borghi von der Universität Zürich konzentriert sich dabei auf das Potenzial der sogenannten Mykorrhiza-Symbiose. Es handelt sich dabei um eine uralte Partnerschaft, die viele Pflanzen über ihre Wurzeln mit Pilzen im Boden eingehen. Dabei versorgen die weitreichenden Pilzgeflechte die Wurzeln mit mineralischen Nährstoffen wie Phosphat, die sie aus dem Untergrund mobilisieren. Im Gegenzug erhalten die Pilze Kohlenhydrate, die von der Pflanze durch die Photosynthese gebildet werden. Es ist bekannt, dass speziell in nährstoffarmen Böden eine gute Mykorrhizierung der Wurzeln das Pflanzenwachstum und somit den Erntertrag erheblich steigern kann.
Doch würde das auch auf anderen Himmelskörpern funktionieren? Fraglich ist dabei vor allem, inwieweit sich die Symbiose auch bei der vergleichsweise geringen Schwerkraft des Mondes oder des Mars ausbilden kann. Um den Einfluss einer solchen Umgebung zu untersuchen, haben die Wissenschaftler Petunien und Mykorrhiza-Pilze unter künstlich abgeschwächter Schwerkraft – bei sogenannter Mikrogravität – kultiviert. Petunien werden in der Forschung als Modellpflanzen für die Vertreter der Nachtschattengewächse eingesetzt, zu denen zum Beispiel auch die Tomaten, Kartoffeln und Auberginen gehören.
Hormongabe hilft der Symbiose auf die Sprünge
Die Experimente zeigten zunächst, dass Mikrogravität die Mykorrhizierung behindert und so die Nährstoffaufnahme der Petunien aus dem Boden reduziert. Doch wie die Forscher berichten, waren sie in der Lage diese Einschränkung deutlich abzumildern und zwar durch die Gabe eines Hormons, dessen Bedeutung im Rahmen der Mykorrhizza-Symbiose bereits bekannt ist. Die Ausbildung der Verbindung zwischen Pilzen und Pflanzen wird durch Hormone der Strigolacton-Familie begünstigt, welche die meisten Pflanzen rund um den Wurzelbereich in den Boden ausscheiden. In diesem Zusammenhang konnten die Forscher nun zeigen, dass sich die Mykorrhizierung und damit das Pflanzenwachstum bei Mikrogravität durch die zusätzliche Gabe von Strigolacton-Hormon deutlich verbessern lässt.
