Vorbereitung von Kulturpflanzen auf den Klimawandel

Klimaszenarien prognostizieren, dass Kulturen in den kommenden Jahren aufgrund von Trockenheit und hohen Temperaturen einem höheren Risiko ausgesetzt sind. Es besteht ein dringender Bedarf an neuen Sorten und Strategien, um diese Bedrohung für die globale Ernährungssicherheit zu mildern.

Das Projekt "Drought-tolerant yielding plants" (DROPS) entwickelt neue Ansätze für Wassernutzungseffizienz und zur Verbesserung des Ertrags von Pflanzen, die Trockenheit erleben. Forscher modellierten die Pflanzenleistung in einer Reihe von Umweltszenarien auf der Basis von aktuellen und zukünftigen Klimazuständen. Die Projektpartner verwendeten Mais, Hartweizen und Weichweizen, um vier Züge zu untersuchen: Samenabortrate, Erhalt des vegetativen Wachstums , Wurzelsystemarchitektur und Transpirationseffizienz.

Die natürliche Variation der vier Merkmale wurde erforscht, um die Regionen im Genom festzustellen, welches diese unter verschiedenen Dürrebedingungen und Temperaturen steuert. Dafür wurden Gruppen von Genotypen mit breiten genetischen Ursprüngen auf neuartigen Phänotypisierungsplattformen und auf zahlreichen Feldern quer durch Europa mit gegensätzlichen Dürre- und Temperaturszenarien analysiert, um die Zielmerkmale detailliert zu charakterisieren. Es wurde konsistente Bereiche des Genoms identifiziert, die die Leistung der Pflanze unter natürlich vorkommenden Belastungsbedingungen deutlich verbessern. Die Relevanz der beteiligten "Genversionen" (Allele) wird in Hunderten von Klimaszenarien über Pflanzenmodellierung getestet. Dies ermöglicht die Identifizierung der Kombination von Allelen mit besseren Erträgen und Wassernutzungseffizienz in verschiedenen Regionen Europas, in aktuellen und zukünftigen Klimaszenarien.

Ein wichtiges Ergebnis von DROPS ist eine umfassende Datenbank mit phänotypischen Daten, die mit genomischen Informationen verbunden sind, und zusammen mit neuer Phänotypisierung, Modellierung und Statistikwerkzeugen der breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung stehen.

Diese Arbeit liefert Wissenschaftlern und Pflanzenzüchtern bessere Kenntnisse und Werkzeuge, um die Wassernutzungseffizienz von Kulturpflanzen zu erhöhen. Es wird zu Ernteverbesserungsstrategien durch die Entwicklung von Sorten beitragen, die besser in der Lage sind, ungünstigen klimatischen Szenarien zu widerstehen.