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Impacts of Environmental Conditions on Seed Quality

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Schlechte Saatgutqualität durch Umweltstress

Dass Umweltstress für Tiere und Menschen schon vor der Geburt zum Problem werden kann und warum dies passiert, ist bereits relativ gut erforscht. Zu Pflanzensamen fehlen hier aber noch Informationen, die nun ein EU-Projekt liefern sollte.

Klimawandel und Umwelt
Lebensmittel und natürliche Ressourcen

"Obwohl Samen für Ertragsleistung und den Erhalt der Ökosysteme entscheidend sind, ist noch zu wenig darüber bekannt, wie Umweltfaktoren die Entwicklung der Samen, Dauer der Keimfähigkeit und vor allem ihre Qualität beeinflussen", wie Prof. Ilse Kranner, Leiterin des Instituts für Botanik der Universität Innsbruck, schon im Jahr 2014 angemahnt hatte. Für Forschungen zu pflanzlichen Stressreaktionen, speziell unter extremen Umgebungsbedingungen, bot sich für Prof. Kranner im Rahmen des ECOSEED-Projekts eine einmalige Gelegenheit: lag der Schwerpunkt des Konsortiums aus 11 Partnern mit etablierter Forschungsexpertise in Saatgutbiologie und komplementärer Forschung aus Österreich, Vereinigtem Königreich, Deutschland, Frankreich und Spanien auf dem Einfluss von Umweltstress auf die Samenqualität. Zunächst mussten wir den Begriff "Samenqualität" definieren: Samenqualität ist demnach "die Summe aller Merkmale, die während der Samenentwicklung in der Mutterpflanze bis zur Keimung erworben werden", erklärt Prof. Kranner. "Unter anderem untersuchten wir Qualitätsmerkmale wie Keimfähigkeit und -kraft, Dormanz, Langlebigkeit und Alterung der Samen sowie andere für Saatguthändler wichtige Marker wie Tausendkornmasse und Samenzahl pro Pflanze." Vier Kulturpflanzen wurden als geeignete Forschungsobjekte bestimmt: Arabidopsis thaliana bzw. Ackerschmalwand, zu der bereits genügend wissenschaftliche Daten vorliegen, die Gemüsekultur Brassica oleracea, Gerste wegen ihrer Bedeutung für die weltweite Landwirtschaft und schließlich die Sonnenblume, der nach Raps zweitwichtigsten Ölpflanze in der EU. Die Pflanzen wurden beim Anbau Stressfaktoren wie höheren Temperaturen und Trockenheit ausgesetzt, da dies mit fortschreitendem Klimawandel zu erwarten ist. Das Konsortium analysierte alle Phasen des Lebenszyklus dieser Samen: in der Mutterpflanze, während der Lagerung und bei der Keimung. "Mit modernsten wissenschaftlichen Techniken haben wir wichtige molekulare Regulatoren und zelluläre Schalter für die Aufnahme von Signalen aus der Umwelt gefunden, die die spätere Saatgutqualität und das Sämlingswachstum beeinflussen", erklärt Prof. Kranner. Nach Abschluss dessen standen Gene und Technologien zur Verfügung, die Prognosen zur Saatgutqualität zulassen. Die Erkenntnisse wurden dann bei Wildtyp-Pflanzen angewendet, auch wurde ein Modell für umweltabhängige Samenqualität erstellt. "Die Marker für die Samenqualität könnten die regelmäßige Überwachung der Saatgutqualität bei der Lagerung vereinfachen. Gleichzeitig könnten damit vorteilhafte genetische Eigenschaften aus Wildpflanzen eingezüchtet werden, was für Ertragssteigerung und Umweltschutz von Belang ist", so Prof. Kranner. "Die Saatgutqualität ist eine wichtige Determinante für eine längere Trockenlagerung und ein Merkmal, das nicht nur für Pflanzen in Saatgutbanken wichtig ist, sondern auch für den internationalen Handel mit Saatgut, dessen Umfang auf 42 Mrd. Dollar geschätzt wird." Neben diesen Markern erstellte ECOSEED auch Leitlinien für eine optimierte Saatgutbehandlung durch ISTA (International Seed Testing Association), u.a. Empfehlungen für den Saatguthandel und Erhalt der Saatguternte und -lagerung zur Verbesserung von Züchtung, Pflanzenschutz und Naturschutz. "Wir hoffen, dass unsere Ergebnisse Naturschutz und Landwirtschaft gleichermaßen zugute kommen. Aus wissenschaftlicher Sicht sind wir überzeugt, dass unsere Ergebnisse zur Verbesserung der Saatgutleistung im sich verändernden Klima beitragen werden."   Mittlerweile plant das Konsortium weitere EU-finanzierte Projekte, etwa Erstausbildungsnetzwerke (Initial Training Networks, ITNs) mit Marie-Skłodowska-Curie-Stipendien, für das gerade bilaterale Projektanträge zwischen verschiedenen ECOSEED-Partnern eingereicht und Förderanträge von ihren jeweiligen nationalen Forschungsräten gestellt werden.

Schlüsselbegriffe

ECOSEED, Saatgutforschung, Landwirtschaft, Produktivität, Lagerung, Samenentwicklung, Saatgutqualität, Thaliana, Kresse, brassica oleracea, Pflanzengene

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