Kleine Unterschiede im Erbgut machen Pflanzen ertragreicher

    6. November 2018, 13:37
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    Bei der Ackerschmalwand führt schon geringe Diversität in kleinem Abschnitt der DNA zu besserem Wachstum

    Zürich – Für die Landwirtschaft mögen sie praktisch sein, für die Natur stellen sie allerdings oft ein großes Problem dar: Monokulturen. Die fehlende Biodiversiät ist aber letztlich auch für die Agrarwirtschaft selbst nicht die beste Lösung, wie nun Wissenschafter der Universität Zürich nachgewiesen haben: Vielfältige Pflanzengemeinschaften wären nämlich produktiver. Dafür würden sogar kleine Unterschiede im Erbgut der Feldfrüchte ausreichen.

    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.

    Ertragssteigernde Gene

    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. Die Wissenschafter konnten die dafür wichtigen Gene bei der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) identifizieren, 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.

    Wie sich herausstellte, reichten 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", sagte Niklaus. "Nun stellt sich heraus, dass deren genetische Grundlage relativ einfach und damit für die Pflanzenzucht nutzbar sein könnten."

    Mehr Varianten bei Nutzpflanzen

    "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", so Niklaus. Das gleiche Verfahren ließe sich für Nutzpflanzen verwenden, um zum Beispiel 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. Ob der Biodiversitätseffekt bei Weizen und andere Nutzpflanzen allerdings genauso genetisch simpel ist wie bei der Ackerschmalwand, muss erst untersucht werden. (red, APA, 6.11.2018)

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