Stressreaktionen der Kartoffel werden wegen des Klimawandels untersucht, um zukünftige Züchtungen anzupassen.
Monika Gerlach
Wie das gelingen kann, hat nun ein internationales Team unter Leitung der Universität Wien im vierjährigen EU-Projekt ADAPT untersucht. Die Wissenschafter konnten spezifische Eigenschaften und molekulare Reaktionen definieren, die bei der zukünftigen Kartoffelzüchtung entscheidend sein können. In einem Folgeprojekt sollen die neuen Erkenntnisse zur Züchtung in die Praxis umgesetzt werden.
Hitze und Trockenheit
Die Kartoffel ist eine der wichtigsten Nahrungspflanzen weltweit. Ein grosses Problem für die zukünftige Sicherheit der Knollenerträge und der hohen Qualität dieses Grundnahrungsmittels ist die Anfälligkeit von Kartoffelpflanzen gegenüber Hitze und Trockenheit, die aufgrund des Klimawandels immer häufiger gemeinsam oder nacheinander auftreten.
Oft folgen Hitze und Dürreperioden regionale Überschwemmungen durch Starkregen, die innerhalb weniger Tage die gesamte Ernte vernichten können. Wie die Kartoffel auf diesen Mehrfachstress reagiert, war bisher kaum bekannt.
50 Sorten untersucht
Nach vier Jahren intensiver Forschung liefert ein internationales Team unter Leitung der Universität Wien jetzt wichtiges Grundlagenwissen, um die Kartoffel klimafit zu machen. Die Wissenschaftler haben Erkenntnisse dazu gesammelt, wie Kartoffelpflanzen auf Hitze, Trockenheit und Staunässe als Folge überfluteter Felder reagieren. Sie haben dafür zu kritischen Wachstumsphasen der Kartoffelpflanzen Proben genommen und Messungen durchgeführt, um dadurch spezifische Eigenschaften und molekulare Anpassungsreaktionen zu erforschen, die für die zukünftige Züchtung von besser angepassten Kartoffelsorten hilfreich sein werden.
«In unseren Feldversuchen mit etwa 50 Sorten, die wir von Spanien und Serbien über Österreich hin bis zu den Niederlanden an verschiedenen klimatischen Standorten durchgeführt haben, konnten wir deutliche Unterschiede in der Ertragsstabilität einzelner Sorten feststellen», erklärt Zellbiologe und Projektleiter Markus Teige von der Universität Wien die Vorgehensweise.
Änderungen im Stoffwechsel
Viele Sorten lieferten zwar oft höhere Erträge unter optimalen Bedingungen, aber unter den teilweise extremen Stressbedingungen der vergangenen Jahre zeigte sich, dass Sorten mit üblicherweise etwas niedrigeren Erträgen unter Stressbedingungen besonders ertragsstabil waren.
Zu diesem Zweck wurden die Feldversuche durch Experimente in Gewächshäusern ergänzt, in denen die Stressbedingen exakt regulierbar sind und wo es auch möglich ist neuartige Forschungslinien zu testen, in denen man Reaktionen auf Stress auf zellulärer Ebene – quasi «live» verfolgen kann. Aus Untersuchungen der Proben aus diesen Versuchen konnten die Wissenschafter Änderungen im Stoffwechsel anhand der Muster der Genexpression, von Hormonen oder Metaboliten beobachten.
Daraus wiederum konnten sie spezifische Signaturen für Stresstoleranz bzw. Anfälligkeit identifizieren. Damit haben die Forscher eine wertvolle Grundlage für die Entwicklung von Markern für die zukünftige Züchtung von Kartoffeln geschaffen.
