Pflanzen setzt die Trockenheit zu
Forscher in Salzburg wollen Hinweise für die Züchtung von trockenresistenten Pflanzen finden.
Klimawandel und Erwärmung bedrohen die globale Nahrungsproduktion. Mehr Hitzeperioden bedeuten weniger Ernteerträge. Für einige der weltweit wichtigsten Getreidesorten wie Mais und Weizen befürchten Experten einen Rückgang von rund 15 Prozent. Dabei ist nicht unbedingt die Hitze das größte Problem, sondern die damit verbundene Trockenheit. Setzt der Trockenstress den Pflanzen besonders während der kurzen Phase der Befruchtung zu, sind Ernteeinbußen programmiert.
Gerhard Obermeyer, Pflanzenforscher im Fachbereich Molekulare Biologie der Universität Salzburg, untersucht, wie der Pollen während der hochsensiblen Phase der Befruchtung mit Trockenstress umgeht. Auf der Basis dieser Erkenntnisse wollen er und sein Team Marker für eine gezieltere Züchtung von trockenresistenten Pflanzen identifizieren. Dafür hat Gerhard Obermeyer vom FWF Wissenschaftsfonds knapp 400.000 Euro erhalten.
Er erklärt die wissenschaftlichen Hintergründe: „Man kann oft Folgendes beobachten: Obwohl viele Pflanzen Trockenperioden während ihres Wachstums gut überstehen und gesund ausschauen, bilden sie viel weniger Früchte und Samen. Der Grund dafür liegt im Pollen, genauer im Befruchtungsvorgang durch den Pollen. Dieser Prozess dauert nur zwei bis drei Tage. Aber während dieser Zeit reagiert der Pollen extrem empfindlich auf Trockenstress. Noch ist nicht genau erforscht, welche molekularen Prozesse dabei ablaufen. Wir wollen sie in unserem neuen Projekt aufklären.“
Bei der Befruchtung muss ein Pollenkorn einen Pollenschlauch bilden, der durch das Gewebe des Stempels zur Eizelle wächst und dort die Spermien für die Befruchtung freisetzt. Auf dem Weg zu den Eizellen nimmt der Pollenschlauch ständig Wasser auf, um in die Länge zu wachsen, bei großen Blüten sind das mehr als zehn Zentimeter. „Physikalisch kann der Pollenschlauch aber nur Wasser aufnehmen, wenn er ein kleineres Wasserpotenzial hat als das umliegende Stempelgewebe. Ist die Pflanze nun einem Trockenstress ausgesetzt, dann wird das Wasserpotenzial der Mutterpflanze immer kleiner, sodass bald kein Wasser mehr in den Pollenschlauch fließen kann. Dann gibt es kein Pollenschlauchwachstum, keine Befruchtung und keine Ernte“, sagt Gerhard Obermeyer.
Die Forscher wollen herausfinden, welche Möglichkeiten zur Adaption an Trockenstress der Pollenschlauch hat. Ziel ist es, diejenigen Marker im Pollen zu finden, die man für eine gezielte Züchtung von trockenresistenten Nutzpflanzen einsetzen kann. Mit solchen Markern kann man den klassischen, gentechnikfreien Züchtungsprozess um drei bis fünf Jahre verkürzen. Ohne Marker dauert er zehn bis zwölf Jahre.