Salix – Heavy Metals

Einige Weidenarten (Salix spp.) sind Schwermetallakkumulatoren. Sie gedeihen an schwermetallbelasteten Standorten und entziehen dem Boden Zn und Cd, das sie in ihren Blättern anreichern. Ein innovativer Ansatz zur nachhaltigen Sanierung kontaminierter Böden, ist der gezielte Anbau schwermetallakkumulierender Pflanzen (Phytoextraktion). Die Pflanzen fungieren als solar getriebene Metallpumpen, deren oberirdische Biomasse jährlich abgeerntet wird. Die darin angereicherten Metalle werden so dem System entzogen. Untersuchungen an diesen Pflanzen haben gezeigt, dass in der Wurzelzone lebende Bakterien das Pflanzenwachstum in kontaminierter Erde erleichtern, den Schwermetallstress lindern und sogar die Metallakkumulation fördern können. In dem vom FWF finanzierten Translational Research Projekt „Salix - Heavy Metals“ werden gemeinsam mit der BOKU und der Universität Wien in einem interdisziplinären Ansatz Interaktionen zwischen Bakterien und Weiden hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit in der Phytoextraktion untersucht werden.

In einem Vorläuferprojekt wurden über 100 Bakterienstämme von Weidenpflanzen isoliert. In Laborversuchen zeigten viele dieser Isolate wachstumsfördernde Eigenschaften, wie z.B. die Produktion von Pflanzenhormonen. Einige Bakterien produzierten Metabolite, die die Löslichkeit von Zn und Cd im Boden steigerten. Im Projekt „Salix-Heavy Metals“ sollen diese Laborergebnisse nun auf ihre praktische Nutzbarkeit überprüft werden. Zu diesem Zweck werden Glashausexperimente durchgeführt, in denen Weidenpflänzchen auf kontaminierter Erde gezogen und mit Bakterien inokuliert werden. Untersucht wird der Einfluss der Bakterien auf Wachstum, Schwermetallaufnahme, Wurzelexsudation und Genexpression der Pflanzen. Gleichzeitig wird die Ansiedlungseffizienz der einzelnen Bakterienstämme in der Wurzelzone sowie im Inneren der Weidenpflanzen getestet. Außerdem soll die chemische Struktur metallmobilisierender Bakterienmetabolite aufgeklärt werden. Schließlich wird mit modernen molekularbiologischen Methoden untersucht, welche Bakteriengruppen sich bevorzugt mit metallakkumulierenden Pflanzen assoziieren.

Die Ergebnisse dieses Projektes sollen dazu beitragen, dass in Zukunft zusätzlich zum Akkumulationspotential der Pflanzen auch das Potential der Bakterien gezielt in der Phytorextraktion eingesetzt werden kann.

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