Gene für dürreresistente Kartoffeln identifizieren

Eine zentrale Herausforderung, denen Kartoffelanbauer in den kommenden Jahrzehnten gegenüber stehen werden, wird darin bestehen, die Produktion aufrechtzuerhalten während die für die Landwirtschaft zur Verfügung stehende Menge an Wasser abnimmt. Dies lässt sich am besten durch ein besseres Verständnis der Mechanismen erreichen, die von den Pflanzen angewandt werden, um sich an Wasserbedingungen anzupassen und indem bestehende Variationen bezüglich der Anbaupflanze und deren wilder Verwandter genutzt werden.

Das EU-finanzierte Projekt ELITE (Mapping quantitative trait loci for water use efficiency in potato (Solanum tuberosum)) zielte darauf ab, das wissenschaftliche Wissen über die Dürreresistenz und die Wassereffizienz (Water-Use Efficiency, WUE) bei Kartoffeln zu verbessern. Im Zuge der Initiative wurden die physiologischen Mechanismen untersucht, die hinter der Anpassung stehen, es wurden Quantitative Trait Loci (QTL) hinsichtlich der Wassereffizienz identifiziert und Kandidatengene validiert.

Forscher verglichen Positionen genbasierter Marker auf der Kartoffelgensequenz, die mit QTL verbunden sind, um die Kandidatengene zu identifizieren, die diesen QTLs zugrundeliegen. Daraufhin wurde unter Anwendung unterschiedlicher Wassermengen auf die Anbaupflanze Desiree ein kontrolliertes Experiment durchgeführt, um das Genexpressionsprofil besser zu verstehen.

Die Resultate zeigten, dass die Kartoffel bei gut bewässertem Zustand und bei Wasserstress genotypische Unterschiede hinsichtlich der agronomischen, morphologischen und physiologischen Eigenschaften aufweist. Es wurde festgestellt, dass Dürrestress das Blattchlorophyll und die Chlorophyllfluoreszenz erhöht. Die Anbaupflanzen zeigten zudem, dass ein solides Verteilungssystem das Potenzial aufweist, den Knollenertrag zu steigern und bei genetischen Verbesserungen berücksichtigt werden sollte.

Eine Analyse der Grundkomponenten ergab, dass sich die Genotypen unter optimalen Bedingungen und bei Wasserstress unterschiedlich verhalten. Eine Möglichkeit, diese Unterschiede zu verstehen, wird dabei behilflich sein, eine dürreresistente Kartoffel zu züchten. Analysen von Resistenz- und Anfälligkeitsindizes ergaben zudem, dass sich ein Dürreresistenzindex, ein Dürreanfälligkeitsindex und die harmonisierte durchschnittliche Produktion als gute Auswahlkriterien für eine Untersuchung eignen.

Die durch ELITE erlangten Daten werden Wissenschaftlern dabei behilflich sein, Anbaupflanzen hinsichtlich einer Wasserstressbehandlung auszuwählen. Daraufhin kann eine weitere Untersuchung durchgeführt werden, um die Tauglichkeit dieser Genotypen für eine nachhaltige Produktion unter Stressbedingungen zu bestimmen.