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Auf dem Weg zu stresstoleranten Kartoffelpflanzen

Wie reagieren unterschiedliche Kartoffelsorten auf Stress durch Hitze, Dürre und Staunässe? Ein Forschungsteam untersucht mit Unterstützung der EU die Veränderungen, die Kartoffelpflanzen resilienter oder empfindlicher werden lassen.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Ob gedämpft, gekocht, frittiert, gebraten oder gebacken, eine moderne Ernährung ohne Kartoffeln ist kaum noch vorstellbar. Als wertvolle Ballaststoffquelle und mit vielen Antioxidantien ist die Kartoffel eine der wichtigsten Nahrungspflanzen der Welt – die ebenfalls unter dem Klimawandel leidet. Die Anfälligkeit der Kartoffelpflanze für klimabedingte Umweltstressfaktoren wie extreme Temperaturen, Überflutungen und Dürren wirft große Bedenken bezüglich der Lebensmittelsicherheit auf. Das EU-finanzierte Projekt ADAPT will sich dieser Problematik annehmen und entwickelt jetzt neue Strategien, um auch zu den schwierigen Wachstumsbedingungen in der Zukunft eine erhöhte Kartoffelernteproduktivität, Ertragsstabilität und Qualität sicherzustellen. Eines der Ziele von ADAPT ist es herauszufinden, welche morphologischen, physiologischen und molekularen Veränderungen dazu führen, dass einige Kartoffelsorten resilient gegenüber einzelnen Stressfaktoren (z. B. Hitze, Dürre, Staunässe) und wichtigen Kombinationen dieser sind oder nicht. Hierfür haben die am ADAPT-Projekt teilnehmenden und in der Pflanzenwissenschaft, Landwirtschaft und Kartoffelzucht tätigen Personen 30 Kartoffelsorten ausgewählt, um diese in kontrollierten Experimenten in Gewächshäusern zu untersuchen.

Stressbedingungen und Probenahmepunkte

In einer Pressemitteilung, die auf der Website des ADAPT-Projektpartners European Potato Trade Association, Belgien, veröffentlicht wurde, heißt es, dass zur Versuchsphase die Bestimmung der Stressbedingungen und der nützlichsten Probenahmepunkte gehörte. Diese zwei Faktoren wurden zunächst in einem Pilotexperiment untersucht, das auf der Plattform zur Phänotypisierung von Pflanzen eines anderen Projektpartners, Photon Systems Instruments mit Sitz in Kroatien, durchgeführt wurde. „Bei diesem Experiment wurde die Kartoffelsorte Desirée den Stressfaktoren Hitze, Dürre und Staunässe (einzeln und kombiniert) ausgesetzt. Dabei wurden die Reaktionen der Pflanze täglich über Technologien zur Hochdurchsatz-Phänotypisierung analysiert“, wird in der Pressemitteilung beschrieben. Die Ergebnisse dieser ersten Untersuchung werden im zweiten Teil der Versuchsphase verwendet. Dazu gehört der Einsatz optimierter Aufstellungen und Stressbedingungen, um die genetischen Unterschiede zu erkennen, welche die Reaktionen auf Hitze, Dürre und Staunässe in Kartoffelpflanzen beeinflussen. „Das letztendliche Ziel ist es, tolerante und anfällige Sorten zu bestimmen und die Grundlagen dieser Unterschiede auf molekularer und physiologischer Ebene zu erklären“, so die Erklärung in der Pressemitteilung. Experimente in Gewächshäusern zur Bestimmung der Reaktionen ausgewählter Kartoffelpflanzen auf Hitze, Dürre und Staunässe wurden 2021 auch an den ADAPT-Projektpartnern Friedrich-Alexander-Universität (Deutschland), Wageningen University & Research und der Universität Utrecht (die Niederlande) durchgeführt. In der Pressemitteilung heißt es weiter, dass bei diesen Experimenten genetische Unterschiede der Stressreaktionen erkannt wurden, insbesondere in agronomischen Eigenschaften wie Ernteindex und Knollenertrag. Zusätzlich zu Sorten, die gegenüber einzelnen Stressfaktoren tolerant oder anfällig sind, bestimmten die Forschenden auch Sorten, die gegenüber mehreren Stressfaktoren tolerant oder anfällig sind. „Das inspirierte das gesamte ADAPT-Konsortium, dieses Phänomen zu untersuchen.“ Der Forschungsplan für 2022 von ADAPT (Accelerated Development of multiple-stress tolerAnt PoTato) besteht darin, eine umfassende Phänotypisierung von drei toleranten und drei anfälligen Sorten durchzuführen und die phänotypischen Reaktionen mit Analysen der Genexpression zu bestätigen. Weitere Informationen: ADAPT-Projektwebsite

Schlüsselbegriffe

ADAPT, Kartoffel, Kartoffelpflanze, Stress, Gewächshaus, Sorte, Hitze, Dürre, Staunässe, Phänotypisierung