de.wedoany.com-Bericht: Ein Team der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (Chinese Academy of Sciences) hat gemeinsam mit Partnern eine zweischichtige Nanobeschichtung entwickelt, um das stickstofffixierende Bakterium Klebsiella variicola W12 zu umhüllen. Diese Beschichtung schützt die Bakterien vor ultravioletter Strahlung, Trockenheit, oxidativem Stress und Temperaturschwankungen, sodass sie besser auf Reisblättern überleben und Stickstoff fixieren können.
Die in der Fachzeitschrift „Nature Food" (Nature Food) veröffentlichte Studie zeigt, dass die Bakterien in einer zweischichtigen Hülle aus Tanninsäure, Eisenionen und Natriumalginat eingekapselt sind. Die äußere Schicht nutzt Metall-Phenol-Netzwerke (metal-phenolic networks), um antioxidative und UV-schützende Funktionen zu bieten, während die innere Schicht aus Natriumalginat die Feuchtigkeitsbindung und Biofilmbildung verbessert. Faktoren wie UV-Strahlung, Trockenheit und Temperaturschwankungen in der Blattumgebung führen normalerweise zum schnellen Absterben der Mikroorganismen, doch diese Beschichtung verlängert die Überlebensdauer der Bakterien auf der Blattoberfläche effektiv.
In einer Hydrokultur-Umgebung war die Besiedlungseffizienz der beschichteten Bakterien auf der Oberfläche von Reisblättern 14 Tage nach der Anwendung 3,3-mal höher als die der unbeschichteten Bakterien. Diese Bakterien trugen 27,89 % des gesamten Stickstoffgehalts der Pflanzen bei, mehr als doppelt so viel wie bei unbehandelten Bakterien, und erhöhten das Frischgewicht der Pflanzen nach 54 Tagen um das 1,4-Fache. In Feldversuchen mit der Reissorte Meiliangyou (美良优) waren das Trockengewicht der Samen und die Gesamtbiomasse in den mit der Beschichtung behandelten Parzellen höher als in den unbehandelten Kontrollparzellen.
Die Forschungsergebnisse tragen dazu bei, zentrale Herausforderungen der Blattdüngung mit biologischen Mitteln zu bewältigen. Derzeit besiedeln die meisten kommerziellen stickstofffixierenden Mikrobenprodukte Samen oder die Wurzelzone, da Mikroorganismen auf Blättern normalerweise nicht lange genug überleben können. Kommerzielle Produkte von Unternehmen wie Pivot Bio, die über die Wurzelzone besiedeln, können bei Mais etwa 20 bis 25 % des Stickstoffbedarfs ersetzen. Die neu entwickelte Blattmethode könnte später in der Wachstumsperiode für mehr Pflanzentypen biologischen Stickstoff bereitstellen und so bestehende Technologien ergänzen.
Die Forscher geben an, dass von den Labor- und ersten Feldstudien bis zur kommerziellen Anwendung noch viel Arbeit nötig ist, darunter die Optimierung der Beschichtungsformeln für verschiedene Pflanzen und Klimazonen, die Bewertung der Sicherheit der Nanobeschichtungsmaterialien im landwirtschaftlichen Maßstab, die Entwicklung kosteneffizienter Herstellungsverfahren sowie die Einholung regulatorischer Genehmigungen. Ein Kommentar in der Fachzeitschrift „Nature Biotechnology" (Nature Biotechnology) bezeichnet diese Technologie als einen wichtigen Schritt hin zu einer praktikablen Blattdüngung mit biologischen Mitteln.
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