6.11.2018 06:01
Quelle: schweizerbauer.ch - sda
Forschung
Pflanzenteams sind ertragreicher
Monokulturen sind für die Landwirtschaft praktisch, vielfältige Pflanzengemeinschaften wären aber produktiver. Forscher der Uni Zürich haben nun entdeckt, dass es dafür nur Unterschiede in einem kleinen Abschnitt des Erbguts braucht. Dies liesse sich für die Pflanzenzucht nutzen.

Vielfältige Artengemeinschaften haben zahlreiche Vorteile gegenüber Monokulturen. Unter anderem produzieren sie mehr Biomasse. Obwohl dank dieser Biodiversitätseffekte also auch der Ertrag von Nutzpflanzen gesteigert werden könnte, setzt die Landwirtschaft aus pragmatischen Gründen auf Monokulturen: Die Feldfrüchte sollten zum Beispiel alle die gleiche Wuchsform haben und zur gleichen Zeit reif werden.

Verschiedene Gemeinschaften


Eine Studie zweier Forscher der Universität Zürich zeigt nun, dass es eventuell gar keine grossen genetischen Unterschiede braucht, damit eine Nutzpflanzen-Gemeinschaft dank dem Biodiversitätseffekt mehr Ertrag bringt. Wie die Hochschule am Montag mitteilte, konnten sie die für diesen Biodiversitätseffekt wichtigen Gene bei der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) identifizieren. Davon berichten sie im Fachblatt «Nature Ecology & Evolution».

Für ihre Studie pflanzten Samuel Wüst und Pascal Niklaus verschiedene Gemeinschaften von Ackerschmalwand-Pflanzen mit genetischen Unterschieden in Töpfe und bestimmten nach mehreren Wochen durch Wiegen die Biomasse der Pflanzen. Die Töpfe mit genetisch unterschiedlichen Gemeinschaften lieferten dabei mehr Ertrag als die mit genetisch identischen Individuen, wuchsen also besser, wie die Uni Zürich schrieb. Diesen Biodiversitätseffekt setzten die Forscher anschliessend in Beziehung zum Erbgut der in der Gemeinschaft zusammen wachsenden Pflanzen.

Nur kleine Unterschiede nötig

Wie sich dabei herausstellte, reichen genetische Unterschiede in einem winzigen Abschnitt des Erbguts aus, damit die Ackerschmalwand-Gemeinschaft besser wuchs. «Man dachte bisher, dass die Biodiversitätseffekte durch Unterschiede an zahlreichen Stellen im Erbgut zustande kommen, also recht komplex sind», erklärte Niklaus im Gespräch mit der Nachrichtenagentur Keystone-SDA. «Nun stellt sich heraus, dass deren genetische Grundlage relativ einfach und damit für die Pflanzenzucht nutzbar sein könnten.»

Bei der Pflanzenzucht gehe es heute in erster Linie darum, die Eigenschaften der Einzelpflanze zu optimieren, so Niklaus weiter. Diesbezüglich gab es bereits viele Studien, um zu identifizieren, welche Gene für bessere Erträge sorgen könnten. «Das Neue an unserem Ansatz ist, dass wir nicht die Eigenschaften einer Einzelpflanze, sondern den positiven Effekt der Wechselwirkung zwischen unterschiedlichen Pflanzen im Erbgut verortet haben.»

Auf Nutzpflanzen anwendbar

Das gleiche Verfahren liesse sich nun auch für Nutzpflanzen verwenden, um beispielsweise herauszufinden, welcher Erbgutabschnitt bei Weizen in einer Mischung von genetisch unterschiedlichen Varianten divers sein muss, um mehr Ertrag zu liefern. «Wir schlagen vor, weiter Monokulturen anzubauen, aber innerhalb der Monokultur könnte es Vielfalt in einem begrenzten Erbgutabschnitt geben, um den Vorteil von Biodiversität auf die Produktivität zu nutzen», sagte Niklaus der Keystone-SDA.

Ob der Biodiversitätseffekt bei Weizen und andere Nutzpflanzen allerdings genauso genetisch simpel ist wie bei der Ackerschmalwand, muss zunächst untersucht werden. «Wir haben die Herangehensweise gezeigt, jetzt lässt sie sich für andere Pflanzenarten einsetzen», so Niklaus. Wie genau der besagte Erbgutabschnitt in der Ackerschmalwand dafür sorgt, dass vielfältige Gemeinschaften besser wachsen, ist derzeit noch unklar, sagte der Forscher. Derzeit seien Samuel Wüst und er daran, den Mechanismus dahinter genauer zu analysieren.

Neue Perspektiven für die Landwirtschaft

«Es hat uns sehr überrascht, dass solche komplexen und bisher schlecht verstandenen Eigenschaften von Pflanzen wie deren Teamfähigkeit eine solch einfache genetische Grundlage haben», sagt Samuel Wüst. Er glaubt, dass sich mit Hilfe dieser Methode in Zukunft gezielt Nutzpflanzen züchten lassen, die gute Teamplayer sind und so bessere Erträge liefern. «Unsere Einsicht eröffnet somit ganz neue Perspektiven für die Landwirtschaft», so Wüst.

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