Kleine Unterschiede im Erbgut machen Pflanzen teamfähiger

Neues aus der Forschung

Kleine Unterschiede im Erbgut machen Pflanzen teamfähiger

Meldung vom 05.11.2018

Artenreiche Gemeinschaften von Tieren und Pflanzen funktionieren in der Regel besser als Monokulturen. Doch die Mechanismen, die dafür verantwortlich sind, stellen die Wissenschaft bis heute vor ein Rätsel. Biologen der Universität Zürich ist es nun gelungen, die genetische Ursache solcher Effekte zu identifizieren. Dies kann helfen, den Ertrag von Nutzpflanzen zu verbessern.


181107-2142_medium.jpg
 
Genregion verbessert Teamfähigkeit: Systematische Kreuzungen von Ackerschmalwand-Sorten in einem Gewächshaus der UZH.
Samuel E. Wuest & Pascal A. Niklaus
A plant biodiversity effect resolved to a single chromosomal region
Nature Ecology & Evolution. November 5, 2018
DOI: 10.1038/s41559-018-0708-y


Der weltweite dramatische Verlust an biologischer Vielfalt ist eines der grössten Probleme unserer Zeit – nicht zuletzt, weil die Biodiversität auch dem Menschen zugute kommt, etwa bei der Reinigung von Wasser oder der Produktion von Biomasse und Nahrungsmitteln. Dass vielfältige Gemeinschaften von Lebewesen hierfür besser funktionieren als Monokulturen wurde bereits in zahlreichen Experimenten nachgewiesen. «In Mischungen gehen unterschiedliche Pflanzen eine Art Arbeitsteilung ein, die zu einer höheren Effizienz und einem besseren Funktionieren der Gemeinschaft als Ganzem führt», erläutert Pascal Niklaus vom Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften der Universität Zürich.

Trotzdem basiert die moderne Landwirtschaft hauptsächlich auf Monokulturen, denn einheitliche Pflanzen erleichtern den Anbau und die Verarbeitung zu Nahrungsmitteln. Das Potential von biologisch vielfältigen Pflanzengemeinschaften bleibt hingegen meist ungenutzt – auch weil die dahinter stehenden Mechanismen nicht bekannt sind. «Welche konkreten Eigenschaften Pflanzen zu guten Mitspielern in solchen gemischten Teams machen, ist bis heute trotz intensiver Forschung weitgehend ungeklärt», sagt Samuel Wüst, Hauptautor der Studie.

Pflanzen wachsen besser in gemischten Teams

Die beiden Forscher sind dieser Frage nun mit einem neuen Verfahren nachgegangen, das moderne genetische Analysen und ökologische Methoden miteinander kombiniert. Als Versuchsobjekt diente die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), ein kleiner Kreuzblütler, dessen Erbgut gut dokumentiert ist. Die Forscher verwendeten systematische Kreuzungen von verschiedenen Sorten dieses Krautes und erhielten so eine grosse Anzahl genetischer Varianten. Diese Kreuzungen wurden in unterschiedlichen Kombinationen in Töpfe ausgesät und über mehrere Wochen gemeinsam aufgezogen. Durch Wiegen der dabei entstandenen Biomasse liess sich das Wachstum dieser Pflanzenmischungen dann miteinander vergleichen. Dabei zeigte sich, dass Töpfe mit genetisch unterschiedlichen Individuen im Mittel bessere Erträge lieferten als Töpfe, in denen genetisch einheitliche Pflanzen wuchsen.

Minimale genetische Unterschiede steigern den Ertrag

Mit Hilfe statistischer Analysen setzten die Forscher danach die erhaltenen Erträge in Beziehung zum Erbgut der jeweiligen Pflanzen. Eine solche genetische Kartierung ermöglichte, diejenigen Genregionen zu identifizieren, welche die Teamfähigkeit der Ackerschmalwand positiv beeinflussten. Die Auswertung ergab, dass bereits einzelne kleinste genetische Unterschiede ausreichten, um die Pflanzen zu effizienten gemischten Teams zu machen.



«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.


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw-online


News der letzten 7 Tage

www.biologie-seite.de 12 Meldungen

Meldung vom 21.03.2019

Besiedlung in Zeitlupe

Langzeitexperiment in der Tiefsee der Arktis zeigt: Sesshafte Tiere können in großen Wassertiefen nur extrem ...

Meldung vom 21.03.2019

Möglicher Ur-Stoffwechsel in Bakterien entdeckt

Mikrobiologen aus Braunschweig, Tübingen und Konstanz entdecken, wie Bakterien Eisen-Schwefel-Minerale als En ...

Meldung vom 20.03.2019

Herzerkrankungen: Giftige Qualle hilft der Forschung

Studie der Universität Bonn nutzt Lichtrezeptor des Tieres, um Regulation des Herzschlages zu untersuchen.

Meldung vom 20.03.2019

Optischer Sensor soll Pflanzenzüchtung beschleunigen

System der Uni Bonn untersucht, wie Genaktivitäten und Reflexions-Eigenschaften von Pflanzen zusammenhängen. ...

Meldung vom 20.03.2019

Fünf-Punkte-Plan zur Integration der Hobbyangler in Fischerei- und Gewässerschutzpolitik

Weltweit gibt es etwa fünfmal mehr Hobbyangler als Berufsfischer. Bisher berücksichtigt die internationale F ...

Meldung vom 19.03.2019

Artenreiche Gärten: Oasen im Siedlungsraum von hohem sozialen Wert

Grünräume wie Schreber- oder Hausgärten sind in städtischen Ballungszentren für viele Menschen ein Zufluc ...

Meldung vom 19.03.2019

Expertenservice zum Welttag des Wassers

Am 22. März 2019 ist Weltwassertag. Zu diesem Anlass nennen Forschende des Leibniz-Instituts für Gewässerö ...

Meldung vom 19.03.2019

Ausgeflattert: Zwei Drittel weniger Tagfalter

Senckenberg-Wissenschaftler Thomas Schmitt hat in einem deutsch-polnischen Team die Auswirkungen verschiedener ...

Meldung vom 18.03.2019

Mikroben können auf Stickstoffmonoxid (NO) wachsen

Stickstoffmonoxid (NO) ist ein zentrales Molekül im Kreislauf des Elements Stickstoff auf der Erde. Eine Fors ...

Meldung vom 18.03.2019

Eine neue Schlangenart in Bayern - die Alpen-Barrenringelnatter

Forscher der Zoologischen Staatssammlung München (SNSB-ZSM) haben in der Alpenregion Bayerns eine bisher übe ...

Meldung vom 15.03.2019

Oszillation im Muskelgewebe

Wenn ein Muskel wächst oder eine Verletzung in ihm ausheilt, verwandelt sich ein Teil seiner Stammzellen in n ...

Meldung vom 14.03.2019

Lecker oder faulig- Ein abstoßender Geruch hemmt die Wahrnehmung eines angenehmen Duftes

In der Natur sind Essigfliegen unterschiedlichsten Duftgemischen ausgesetzt, die sowohl anziehende als auch ab ...


06.03.2019
Bindung mit Folgen
16.01.2019
Plötzlich gealtert

19.12.2018
Baum der Schrecken
07.11.2018
Plastik im Fisch
28.09.2018
Gestresste Pflanzen

13.08.2018
Wie Vögel lernen

15.06.2018
Primaten in Gefahr
24.05.2018
Störche im Aufwind

07.11.2018
Kenne Deinen Fisch!
07.11.2018
Leben ohne Altern
07.11.2018
Lebensraum Käse
07.11.2018
Domino im Urwald
07.11.2018
Trend-Hobby Imker
07.11.2018
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung