Diese Gerste trotzt dem Klimawandel

28.01.2020 Forschung & Technik

Forschung für Ernährungssicherheit

Mit der wachsenden Weltbevölkerung steigt auch der Bedarf an Nahrungsmitteln wie Getreide. Durch den Klimawandel verschlechtern sich jedoch die Anbaubedingungen für viele Nutzpflanzen. Forscher der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) haben eine neue Gerstenlinie gezüchtet, die selbst bei schlechten Umweltbedingungen für gute Ernteerträge sorgt.

Gerste gehört neben Weizen und Reis zu den wichtigsten Getreidearten für die menschliche Ernährung. „Weltweit steigt der Bedarf nach Nahrungsmitteln, weshalb der Anbau dieser Getreidepflanzen verlässliche Ernteerträge generieren muss. Durch den Klimawandel verschlechtern sich aber die Bedingungen für den Anbau und die Pflanzen müssen immer häufiger gedüngt und bewässert werden“, sagt der Pflanzenwissenschaftler Professor Dr. Klaus Pillen von der MLU. Die Lösung: Neu gezüchtete Nahrungspflanzen, die beispielsweise Hitze, Salz oder Dürre trotzen.

Neue Gerstenlinie durch Kreuzung

Die Arbeitsgruppe von Professor Pillen forscht seit Jahren daran, wie sich gängige Getreidesorten verbessern lassen. Der Ansatz der Wissenschaftler ist, bestimmte industriell genutzte Gerstensorten mit wilden Gersten zu kreuzen. Denn "Wildgersten haben sich praktisch über Millionen Jahre an widrige Umweltbedingungen angepasst. Sie verfügen noch heute über eine reichhaltige Biodiversität ", so Pillen. Wie bei Kreuzungsversuchen üblich, ist das Ziel, die positiven Eigenschaften beider Getreidearten miteinander zu kombinieren. Für seine Studie hat das Forschungsteam eine gängige Gerstensorte mit 25 Wildgersten gekreuzt. Dabei entstanden unter anderem 48 Pflanzenlinien, die sich genetisch voneinander unterschieden.

Anbauversuche bei unterschiedlichen Umweltbedingungen

Die neuen Pflanzenlinien bauten die Wissenschaftler der MLU an fünf sehr unterschiedlichen Standorten auf der Welt an: Neben dem heimischen Versuchsfeld in Halle auf Feldern in Dundee (Großbritannien), Al Karak (Jordanien), Dubai (Vereinigte Arabische Emirate) und Adelaide (Australien). Jeder dieser Standorte wies dabei individuelle Herausforderungen auf. So leiden Australien und Dubai unter sehr stark versalzenen, trockenen Böden, Al Karak und Dubai unter Hitze und Dürre. Eine Besonderheit in Deutschland: Äcker werden häufig mit Stickstoff gedüngt, um die Ernteerträge zu erhöhen. Dabei können Stickstoffüberschüsse entstehen, die vermieden werden sollen. Während der Anbauzeit beobachteten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Wachstum der Pflanzen unter den jeweiligen Umweltbedingungen und verglichen die Ergebnisse mit heimischen Sorten aus einer Kontrollgruppe.

Auswahl und Analyse erfolgversprechender Pflanzen

Von den Pflanzen, die an den jeweiligen Standorten besonders gut wuchsen, analysierten die Forscher das Erbgut eingehender. Dadurch wollten sie das Zusammenspiel von Genen, Umwelt und Ernteerträgen besser verstehen. Aus den Erkenntnissen darüber, welche Genvarianten für welche geographische Region vorteilhaft sind, sollen sich dann in Zukunft – wie mit einem Baukasten – Pflanzen kreuzen und züchten lassen, die jeweils besonders gut an die lokalen Bedingungen angepasst sind. Das können zum Beispiel Bedingungen wie die Tagesdauer sein: Je näher ein Ort am Äquator liegt, desto kürzer ist die tägliche Sonnenscheindauer. In Nordeuropa ist es daher wünschenswert, dass Pflanzen eine späte Blüte haben. In Breitengraden näher am Äquator ist es dagegen besser, wenn sich die Pflanzen deutlich schneller entwickeln. Anhand der genetischen Analysen konnte das Forscherteam Rückschlüsse auf diejenigen Genvarianten ziehen, die für diese Eigenschaften verantwortlich sind.

Fazit zur Studie

Dass sich das Forschungsvorhaben gelohnt hat, berichtete das Team in der Fachzeitschrift "Scientific Reports". Demnach sind einige ihrer Pflanzen nicht nur hitze- und dürrebeständiger, sondern erbrachten vielfach auch eine ergiebigere Ernte als die Vergleichssorten. Selbst unter widrigen Umweltbedingungen lieferten die Gerstensorten aus Halle bis zu 20 Prozent mehr Ertrag. "Unsere Studie zeigt außerdem, dass ein gutes Timing bei der Entwicklung der Pflanzen extrem wichtig ist. So lassen sich maximale Ernteerträge auch bei ungünstigen Umweltbedingungen sicherstellen", fasst Professor Pillen zusammen. Die Ergebnisse aus der Studie lassen sich im Prinzip auch auf andere Getreidesorten wie Weizen und Reis übertragen. In Folgeprojekten möchte das Forscherteam das Genmaterial der Pflanzen noch weiter untersuchen, um detailliertere Erkenntnisse über ihre Stresstoleranz zu gewinnen.

Quelle: idw-online