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Wir wollen anhand bestimmter Getreidesorten Strategien entwickeln, die die Widerstandsfähigkeit und insbesondere die Trockentoleranz von Mais und Teff verbessern können. Das ist wichtig, denn unter den negativen Auswirkungen des Klimawandels erwarten wir eine erhebliche Zunahme der Trockenheit, was wiederum zu einem Rückgang der Produktionserträge führen wird.
Dabei handelt es sich um Mais, Teff undEragrostis nindensis, die im Gegensatz zu den ersten beiden eine wilde, nicht kultivierte Pflanze ist. Die Wahl fiel auf Mais, weil er das am häufigsten angebaute Getreide der Welt ist, aber sehr anfällig für Trockenheit ist, so dass Trockenheit der Hauptgrund für den weltweiten Rückgang der Maiserträge ist. base Die zweite Art ist Teff, ein Getreide, das fast ausschließlich am Horn von Afrika angebaut wird, wo es ein Grundnahrungsmittel ist. Inzwischen wird es auch außerhalb Äthiopiens immer beliebter, da es als Superfood gilt, da es sehr ballaststoffreich und glutenfrei ist. Er ist trockenheitsresistenter als Mais, muss aber dennoch bewässert werden. Die dritte Art schließlich istEragrostis nindensis, auch bekannt als Liebesgras, das dem Teff genetisch sehr ähnlich ist. Es wächst wild im Süden des afrikanischen Kontinents, z. B. in Südafrika und Namibia, und ist eine so genannte Auferstehungspflanze, d. h. eine der Pflanzen, die nur ein paar Tropfen Wasser benötigen, um wieder aufzuerstehen", selbst wenn sie tot aussehen. Mit anderen Worten:Eragrostis nindensis ist eine extrem trockenheitstolerante und sogar austrocknungstolerante Pflanze, was bedeutet, dass sie selbst nach dem Verlust von 95 % ihres Wassers überleben bzw. "wiederauferstehen" kann.
Denn wenn wir sie vergleichen, können wir verstehen, was Teff undEragrostis nindensis trockenheitsresistenter macht. Wir fragen uns, ob es möglich ist, durch Übertragung genetischer Merkmale dieser Pflanzen auf Mais diesen trockenheitsresistenter zu machen. Diese Pflanzen, die zu den so genannten Waisengetreidearten gehören, sind zwar widerstandsfähiger gegen eine Reihe von Stressfaktoren, doch wäre dies unweigerlich mit einer sehr geringen Produktivität verbunden. Daher könnte die Übertragung einiger ihrer Eigenschaften auf Mais dessen Produktivität verringern. Mit diesem Projekt wollen wir die Hypothese von Robert VanBuren, einem Professor an der Michigan State University, der ebenfalls an dem Projekt beteiligt ist, überprüfen. Seinen Studien zufolge ist die geringe Produktivität von Waisengetreide auch auf historische und kulturelle Aspekte zurückzuführen, die eine Produktivitätssteigerung nicht begünstigt haben. Wenn dies der Fall wäre, würde die Übertragung einiger ihrer Eigenschaften auf Mais die Produktivität nicht unbedingt erheblich verringern.
Wir wollen genetische Kombinationen übertragen und sehen, ob wir eine größere Trockentoleranz erreichen können, ohne den Maisertrag zu sehr zu verringern. Denn eine widerstandsfähigere Pflanze, aber mit einem sehr geringen Ertrag, wäre nicht sinnvoll. Was den genetischen Ansatz anbelangt, so wollen wir uns nicht nur auf die Gene konzentrieren, die an der Reaktion auf Trockenheit beteiligt sind, sondern auch die - bisher noch wenig erforschte - Funktion von nicht-kodierenden regulatorischen Sequenzen identifizieren, die den Ertrag der Pflanze unter Trockenheitsbedingungen bestimmen. Wir wollen eine Methode anwenden, um insbesondere diese Regionen zu untersuchen, die für den größten Teil der genetischen Variabilität im Zusammenhang mit der Variation des Phänotyps verantwortlich sind. Es handelt sich um Regionen, die die Genexpression regulieren, nicht um die Gene selbst. Die gewonnenen Informationen sollen nach Abschluss des Projekts dazu dienen, die natürliche genetische Variation besser für die Gestaltung gezielter und effizienter Selektionsprogramme für trockentolerante Genotypen zu nutzen.
Das Projekt umfasst die Entwicklung von zwei neuen Arten von Biostimulanzien: Das erste ist ein Algenextrakt, der aus im Atlantik wachsenden Algen gewonnen wird. Biostimulanzien dieser Art werden bereits für zahlreiche Kulturen verwendet, unter anderem für die Trockentoleranz, sind aber noch nicht ausreichend an Getreide getestet worden. Die zweite Methode basiert auf dem Mikrobiom in den Wurzeln, der Rhizosphäre und der Endosphäre. Diese Mikroorganismen gehen eine Symbiose mit der Pflanze ein, profitieren von ihr und stärken sie im Gegenzug, indem sie ihr eine größere Toleranz gegenüber einer Reihe von Belastungen verleihen. Wir wollen Bodenproben an den Wurzeln von Pflanzen in kultivierten, aber auch in nicht kultivierten Böden nehmen, insbesondere in Gebieten, in denen Eragrostis nindensis wächst, und sie untersuchen, weil diese Pflanzen möglicherweise ein Mikrobiom haben, das eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Trockentoleranz spielt. Kurz gesagt geht es darum, eine Mischung aus Algen, diesem Algenextrakt und einer Mischung aus Mikroorganismen herzustellen, die vor der Aussaat auf das Saatgut gestrichen oder auf die Blätter gesprüht werden kann, kurz bevor der Stress auftreten kann.
Aber das ist noch nicht alles. Denn bis heute sind die Wirkungsmechanismen von Biostimulanzien nicht ganz klar. Eines der innovativsten Ziele dieses Projekts ist es daher, die so genannte Wirkungsweise dieser Biostimulanzien zu untersuchen. Wenn die Wirkungsweise geklärt ist, kann man etwas maßgeschneiderter vorgehen. Mit Medikamenten ist es genauso: Wenn man nicht weiß, wie ein Medikament wirkt, ist es schwierig, es in Fällen zu verschreiben, in denen es einen besonderen Nutzen haben könnte.
Ganz genau. Andererseits beinhaltet das Projekt eine Ökobilanzstudie zur Bewertung der Auswirkungen dieser neuen Biostimulanzien, denn es ist nicht sicher, dass etwas, nur weil es natürlich ist, nicht auch Schaden anrichten kann.
Richtig, heutzutage muss bei europäischen Projekten auch der TRL, d.h. der Technology Readiness Level, gemessen werden. Die Idee ist, am Ende des Projekts, d.h. im April 2027, mit bereits in der Umwelt getesteten Produkten anzukommen.
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