Zürich – Will man dauerhaft den Weltraum kolonisieren, wird man um Nahrungsmittelproduktion vor Ort nicht herumkommen – also um sogenanntes Space Farming. Ackerbau ist im Weltraum – ob auf Orbitalstationen oder einem anderen Himmelskörper – allerdings mit einer ganzen Reihe von Herausforderungen konfrontiert: Von geringerer bis ganz fehlender Schwerkraft über die aufwändige Konstruktion ausreichend großer Anbauflächen und den Schutz vor Weltraumstrahlung bis zum Bedarf an Luft, Wasser und Nährstoffen, da selbst die höchste Recyclingrate wohl nie an die Autarkie der Erde heranreichen wird.

Hilfreiche Pilze

Für das Problem der Nährstoffarmut der Böden von Weltraumfarmen schlägt die Universität Zürich nun eine biologische Lösung vor, die sich auch in der Natur seit langem bewährt: nämlich die Unterstützung von Pflanzen durch symbiotische Pilze. Eine Forschungsgruppe um Lorenzo Borghi von der Uni Zürich und Marcel Egli von der Hochschule Luzern hat sich auf die sogenannte Mykorrhiza, eine Symbiose zwischen Pilzen und feinen Pflanzenwurzeln, konzentriert.

In dieser Lebensgemeinschaft versorgen Pilzfäden die Pflanzenwurzeln mit zusätzlichem Wasser, Stickstoff, Phosphaten sowie Spurenelementen aus dem Boden. Umgekehrt erhalten sie Zugang zu Zucker und Fetten, die von der Pflanze gebildet werden. Angeregt wird diese Symbiose durch Hormone der Strigolacton-Familie, welche die meisten Pflanzen rund um den Wurzelbereich in den Boden ausscheiden. Die Mykorrhizierung kann das Pflanzenwachstum massiv steigern und den Ernteertrag damit substanziell verbessern, speziell in nährstoffarmen Böden.

Hormonschub benötigt

Die Schweizer Forscher haben Petunien und Mykorrhiza-Pilze unter simulierter Schwerelosigkeit kultiviert. Petunien gelten als Modellorganismus für Nachtschattengewächse, zu denen wichtige Nahrungspflanzen wie Tomaten, Kartoffeln und Auberginen gehören. Die Experimente zeigten, dass Mikrogravität die Mykorrhizierung behindert und so die Nährstoffaufnahme der Petunien aus dem Boden reduziert.

Das Pflanzenhormon Strigolacton wirkt diesem negativen Effekt allerdings entgegen. Pflanzen mit einer ausgeprägten Strigolacton-Ausschüttung und Pilze, welche die Forscher mit einem künstlichen Strigolacton-Hormon behandelten, konnten in nährstoffarmen Böden trotz verringerter Schwerkraft gut gedeihen.

"Um Kulturpflanzen wie Tomaten und Kartoffeln trotz den schwierigen Bedingungen im Weltall zum Wachsen zu bringen, müssen wir die Mykorrhiza-Bildung fördern", fasst Forschungsleiter Borghi die Ergebnisse zusammen. "Über Strigolacton-Hormone scheint dies zu gelingen. Unsere Erkenntnisse liefern so einen vielversprechenden Ansatz, um mit Pflanzen, die wir auf der Erde kultivieren, auch ertragreichen Ackerbau im Weltraum zu betreiben." (red, 18. 10. 2018)