Klimaabhängige Steuerung des Wasserverlustes in Blättern

Hintergrund und Ziele

Mit diesem Projekt soll die Frage beantwortet werden, wie Gerste im Zuge der Klimaveränderung steigendem Stress und damit verbunden Ertragseinbußen durch Hitze und Trockenheit begegnen kann und wie die bayerischen Züchter diese Erkenntnisse in ertragreiche und tolerante Gerstensorten umsetzen können. Das Hauptziel ist es dabei, generelle Mechanismen für optimierte Stomaregulation der Gerste zu finden und entsprechende Marker zu identifizieren.

Laufzeit

bis

Untersuchungsregion/-raum

Land
  • Deutschland
Bundesland
  • Bayern

Schritte im Prozess zur Anpassung an den Klimawandel

Schritt 1: Klimawandel verstehen und beschreiben

Parameter (Klimasignale)
  • Hitzewellen
  • Trockenheit

Schritt 2a: Risiken erkennen und bewerten (Klimafolgen/-wirkungen)

Analyseansatz 

Auch in Bayern führt der Klimawandel zu häufigeren Hitze- und Trockenperioden. Um dem zu begegnen, stellt das Wassermanagement von Kulturpflanzen eine zu verbessernde Größe dar. Wasserverlust erfolgt bei Pflanzen über Spaltöffnungen (Stomata) in den Blättern. Die Stomaöffnungsweite, bedingt durch die beiden beteiligten Schließzellen (SZ), bestimmt dabei den Wasserverlust. Ein optimierter Wasserhaushalt unter Trockenstress ist daher entscheidend von der Reaktion der Stomata abhängig. Hierbei kommt dem Stresshormon Abszisinsäure (ABA) eine Schlüsselrolle zu.

Schritt 3: Maßnahmen entwickeln und vergleichen

Maßnahmen und/oder Strategien 

Im Projekt konnte gezeigt werden, dass der Stomaschluss, eine erste Antwort auf ABA, bei Gerste schneller als bei Nicht-Gräsern funktioniert und auf das Zusammenspiel von Schließ- und Nebenzellen (NZ) zurückzuführen ist. Die Aufklärung der Kommunikation zwischen diesen beiden Zelltypen sollte daher letztlich Züchtern helfen, klimaangepasste Gerstensorten zu züchten. Dazu wurden bei der Gerste-Referenzsorte „Barke“ mittels einer RNAseq genannten Methode die Gene identifiziert, welche speziell in Schließ- und welche in Nebenzellen genutzt werden. Die Vorgänge bei der Stomabewegung in SZ und NZ werden dabei gegenläufig gesteuert.

Wichtige Kandidaten wurden dann funktionell charakterisiert. Dadurch konnte ein Modell zur Natur und Regulation der Spaltöffnungen bei Gerste aufgestellt werden. Dieses Modell wurde dann unter Stress und mit ABA-Behandlung getestet und an Zuchtlinien bestätigt. Im Feldversuch wurden dann besonders stresstolerante und -empfindliche Zuchtlinien aufgespürt. Über einen Vergleich von in diesen Sorten genutzten Genen unter spezieller Einbeziehung ABA regulierter Gene sollen Trockentoleranzmarker identifiziert und Züchtern zur Verfügung gestellt werde.

Wer war oder ist beteiligt?

Förderung / Finanzierung 

Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz

Projektleitung 

Universität Würzburg

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Handlungsfelder:
 Landwirtschaft