Iron and zinc translocation from senescent leaves to grains of wheat (Triticum aestivum cv. Akteur) in response to nitrogen fertilization and citric acid application

Die Mikronährstoffe Fe und Zn werden von Samen für die Entwicklung des Keimlings benötigt. Getreidekörner besitzen geringe Fe und Zn Gehalte und sind deshalb eine schlechte Quelle dieser Mikronährstoffe für die menschliche Ernährung.Um eine Anreicherung von Mikronährstoffen in Getreidekörnern zu erreichen, müssen jene aufgenommen, von der Wurzel zu Blättern oder Stängeln transloziert und von seneszenten Blättern oder Stängeln in die sich entwickelnden Körner retransloziert werden. Es ist bekannt, dass Stickstoffernährung eine wichtige Rolle bei der Retranslokation von Mikronährstoffen spielt, da die Anregung der Synthese von N-haltigen Fe Chelatoren wie Nikotianamin und Phytosiderophoren zu einer erleichterten Langstreckentranslokation dieser Metalle führen kann. Andererseits könnte eine N Düngung auch entgegengerichtet wirken, da dadurch Seneszenz verzögert wird und Mikronährstoffe in vegetativen Organen festgehalten werden. Bisher wurden die meisten Studien zu Mirkronährstoffretranslokation während der Blattseneszenz in hydroponischer Kultur oder in Topfexperimenten durchgeführt. Die hier vorliegende Arbeit untersuchte deshalb den Effekt unterschiedlicher N Düngungsformen auf Blattseneszenz und Mikronährstoffanreicherung in Weizenkörnern (Triticum aestivum cv. Akteur) unter Feldbedingungen in zwei aufeinanderfolgenden Jahren. Es wurde beobachtet, dass die Seneszenz des Fahnenblattes durch N Düngung verzögert war und zwar besonders dann, wenn N in Form von Nitrat oder Ammonium angeboten wurde, wohingegen Harnstoff weniger effektvoll war. In beiden Feldexperimenten führte die Zugabe von Ammonium nach der Blüte zu einem erhöhten Fe und Zn Gehalt in den Körnern. Dies lässt darauf schließen, dass diese Behandlung eine vielversprechende Strategie zur verbesserten Anreicherung dieser Mikronährstoffen in Weizenkörnern darstellt. Die Stickstoffversorgung führte auch zu erhöhten Nikotianamingehalten in Blättern und Blattexudaten, wohingegen die Phytosiderophorkonzentrationen weit weniger von
den N Behandlungen beeinflusst waren. In einem Versuch die Fe und Zn Mobilisierung zu verbessern wurde Zitrat auf seneszierende Blätter von Freilandweizen gesprüht und die Mikronährstoffanreicherung in den Körnern gemessen. In N-gedüngten Pflanzen erhöhte die Zitratapplikation die Zitratexudation von seneszierenden Blättern nicht und die Fe und Zn Anreicherung in Körnern blieb unverändert. In ungedüngten Pflanzen hingegen erhöhte die Zitratapplikation die Zitratgehalte in den Exudaten seneszenter Blätter und führte zu signifikant erhöhten Fe Gehalten in den Körnern. In diesem Fall ist der positive Effekt der Zitratapplikation höchstwahrscheinlich auf eine verbesserte Fe Solubilisierung durch Zitrat in den Fahnenblättern zurück zu führen, da diese Behandlung keinen Effekt auf die Nikotianamin- und Phytosiderophorgehalte hatte. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass N Düngung die Fe und Zn Anreicherung von Weizenkörnern verbessern kann und zwar besonders dann, wenn die unterschiedlichen Effekte der N Düngerform berücksichtigt werden, während die Zitratapplikation zu keiner erhöhten Fe und Zn Anreicherung in den Körnern geführt hat.