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Erforschung der Mikrobengenetik in Äpfeln und Eichen

Ein EU-unterstütztes Forschungsteam leistete einen weiteren Beitrag zu den wissenschaftlichen Erkenntnissen über Bakterien und Pilze, die auf und in Pflanzen leben. Die Forschenden fanden heraus, dass die mikrobiellen Gemeinschaften des Apfels von Region zu Region unterschiedlich sind und dass Eichenkeimlinge Mikrobengene von Eicheln erben.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Um die wachsende Weltbevölkerung ernähren zu können, wird ein ertragsreicherer Anbau krankheitsresistenter, widerstandsfähiger Nutzpflanzen erforderlich, der sich mit dem gleichen Flächenbedarf bewerkstelligen lässt. Mit dem Ziel, Nutzpflanzen zu verbessern, sequenzierten Forschende die Genome von Pflanzen sowie Bakterien, Pilzen und anderen Mikroben, die sie beherbergen. Eine weltweite Studie, die mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts Apple-Biome durchgeführt wurde, bereichert nun diesen Wissensschatz mit wertvollen Informationen über das Mikrobiom domestizierter Äpfel – das genetische Material der auf und in den Früchten lebenden Mikroben. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Environmental Microbiology“ veröffentlicht. Als eine der beliebtesten essbaren Früchte auf der ganzen Welt werden Äpfel bis zu zwölf Monate lang kühl gelagert. Daher ist es wichtig, eine Ausbreitung von Krankheitserregern während der langen Lagerungszeit zu verhindern, um die Qualität und Sicherheit der Früchte nach der Ernte aufrechterhalten zu können. In seiner Studie untersuchte das Forschungsteam das Mikrobiom der Apfelsorte Royal Gala. Im Fokus standen seine Zusammensetzung und die vermuteten regionalen Unterschiede im Mikrobiom der Sorte. Die Ergebnisse zeigten, dass die Zusammensetzung und Struktur der Pilz- und Bakteriengemeinschaften des Apfels bei der Ernte von einer Region zur nächsten variieren und stark vom Klima und den Bewirtschaftungsmethoden der Region abhängen. Darüber hinaus gab es erhebliche Unterschiede in der Pilzdiversität bei Äpfeln, die an verschiedenen geografischen Standorten geerntet wurden. Dies könnten Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen dem Standort sowie der Art und Häufigkeit von Nacherntekrankheiten im jeweiligen Land sein. „Trotz der Variationen, die wir im Apfel-Mikrobiom beobachtet haben, konnten wir ein sogenanntes ‚Kern‘-Mikrobiomermitteln, also Mitglieder des Mikrobioms, die den Äpfeln global gemein sind“, beobachtet der Hauptautor der Studie, Ahmed Abdelfattah vom Apple-Biome-Koordinator Technische Universität Graz, Österreich, in einer Pressemitteilung, die auf der ‚EurekAlert!‘-Website veröffentlicht wurde. „Dieses globale ‚Kern‘-Mikrobiom wird durch mehrere vorteilhafte mikrobielle Indikatoren vertreten und stellt einen großen Teil der mikrobiellen Gemeinschaft der Frucht dar.“

Vererbung des Mikrobioms

In einer themenverwandten Studie, die ebenfalls durch das Apple-Biome-Projekt finanziert wurde, stellte ein anderes Team die Hypothese auf, dass das Mikrobiom einer Pflanze nicht nur aus deren Umgebung stammt, sondern teilweise auch von der Mutterpflanze vererbt wird. Die Forschenden überprüften ihre Hypothese, indem sie eine hochmoderne Kultivierungsvorrichtung konstruierten, um Eichenkeimlinge in einer mikrobenfreien Umgebung zu züchten. Unter- und oberirdisches Pflanzengewebe wurden dabei getrennt gehalten. Sie wählten die Eichenpflanze aufgrund ihres häufigen Vorkommens in Europas Wäldern und fanden heraus, dass Eicheln eine große Vielfalt an Bakterien und Pilzen enthalten und dass Eichenkeimlinge ihr Mikrobiom von ihnen erben. „Die Idee, dass Samen das Bindeglied zwischen den Mikroben im Mutterbaum und seinen Nachkommen sein könnten, wurde schon oft diskutiert, aber dies ist das erste Mal, dass jemand den Übertragungsweg vom Samen zu den Blättern und Wurzeln der entstehenden Pflanzen nachweist“, so Abdelfattah in einer Pressemitteilung, die auf der Apple-Biome-Website veröffentlicht wurde. „Mehrere Züchtungsunternehmen nehmen das Saatgut-Mikrobiom in der Hoffnung, Superpflanzen mit besseren Genen und besseren Mikroben zu gewinnen, in ihre Programme auf. Eine der angewandten Techniken besteht darin, Saatgut mit nützlichen Mikroorganismen [sic] zu behandeln, mit dem Ziel, dass diese Mikroben letztendlich die Pflanze besiedeln und sich über die gesamte Lebenszeit der Pflanze hinweg auf diese auswirken werden“, kommentiert Abdelfattah in der gleichen Mitteilung. Das zweijährige Projekt Apple-Biome (The origin, distribution, and dissemination of the apple microbiome) endet im Dezember 2021. Weitere Informationen: Apple-Biome-Projektwebsite

Schlüsselbegriffe

Apple-Biome, Mikrobiom, Apfel, Eiche, Mikrobe, Pflanze

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