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Der NCCR Plant Survival tritt in die dritte Phase

pressemitteilung vom 7. April 2009

In diesem Monat beginnt die dritte Phase des von der Universität Neuenburg ausgeleiteten nationalen Forschungsschwerpunkts (NCCR) Plant Survival, die vier Jahren dauern wird. Bis zum März 2013 verfügt dieses interdisziplinäre Netzwerk über ein vom Schweizerischen Nationalfonds gewährtes Budget von fast 6 Millionen Franken. Es umfasst acht grosse Forschungsprojekte, in welchen die meisten Universitäten und Hochschulen der Schweiz sowie Agroscope und andere Forschungsinstitute integriert sind. Sie haben zum Ziel, Pflanzen und ihre Vielfältigen Interaktionen mit der Umwelt zu untersuchen.

Die Stärke des NCCR Plant Survival besteht in der Integration von verschiedenen interdisziplinären Ansätzen die von der molekularen Ebene (Genetik und Biochemie) bis hin zur Ebene des Ökosystems reichen. Die dabei erlangten Kenntnisse helfen, die Umwelt zu schützen und können sowohl in der Landwirtschaft als auch in der Industrie angewandt werden.

Ein Beispiel dafür bietet die Forschung an Chloroplasten. Diese Organellen in pflanzlichen Zellen bieten vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten für die pflanzliche Produktion von Substanzen in der Pharma Industrie. Die Produktion von Proteinen zur Behandlung von Diabetes oder Multipler Sklerose würde auf diese Weise nicht nur kosteneffektiver sondern auch sicherer. Mit der Einbindung von Vitamin K und E, zweier Substanzen, die für ihre antioxydativen Eigenschaften bekannt sind, in die Speicherbausteine der Chloroplasten würde sich zudem auch eine Anwendung in der Kosmetikindustrie eröffnen.

Das beste Beispiel einer Verbindung von Genetik und Landwirtschaft bietet die Bekämpfung der Larven des westlichen Maiswurzelbohrers (Diabrotica). Werden die Wurzeln einer Maispflanze von den Larven dieses Käfers befallen, senden sie Duftsignale aus und locken damit Nematoden an, welche die schädlichen Insekten infizieren. Viele amerikanische Maissorten haben diesen Schutzmechanismus allerdings verloren. Die Wiederherstellung des fehlenden, für die Duftsignale verantwortlichen Gens hat es nun ermöglicht, die ursprünglichen Abwehrstrategien zurück zu erlangen. Dies eröffnet vielversprechende Anwendungsperspektiven sowohl in den USA, wo Diabrotica bereits der wichtigste Maisschädling ist, als auch in Europa, wo Diabrotica eingeschleppt wurde und sich schnell ausbreitet. Auf diese Weise können genetische Techniken helfen, die natürliche Schädlingsbekämpfung zu optimieren.

Die Evolution steht im Zentrum der vom NCCR Plant Survival durchgeführten Forschungsarbeiten über Bohnen in Mexiko. Die dort kultivierten Sorten unterscheiden sich bezüglich Nährwert, Widerstandskraft gegen Schadinsekten und Krankheiten beträchtlich von ihren wilden Vorfahren. Dabei sind alle Komponenten dieser Wechselwirkungen zwischen Wirtspflanzen, pflanzenfressenden Insekten und deren Feinden betroffen. Die Forscher möchten den Prozess der natürlichen Auslese in diesem System besser verstehen lernen, um neue Schädlinge schnell ausfindig zu machen, um potentielle Resistenzfaktoren bei Bohnen frühzeitig feststellen zu können und um die biologische Schädlingsbekämpfung verbessern zu können.

Pflanzen müssen sich nicht nur gegen Schädlinge wehren, sondern sich auch mit Mineralstoffen versorgen. Um Stickstoff und Phosphor aus dem Boden zu lösen, gehen viele Pflanzen mit Mykorrhiza-Pilzen eine Verbindung ein. Im Gegenzug erhalten die Pilze von der Pflanze produzierten Zucker und andere Verbindungen. Das Zustandekommen dieser Symbiose wird von Genen kontrolliert, die noch zu identifizieren sind. Diese Entdeckungen werden es in Zukunft möglicherweise erlauben, Pflanzen anzubauen ohne auf chemische Düngemittel zurückgreifen zu müssen.

Was die Reproduktion von Pflanzen betrifft, so haben die Wissenschaftler Gene in der Petunie - einer weit verbreiteten Zierpflanzenart - lokalisiert, welche für Nektarproduktion, Form, Farbe und Duft der Blüte verantwortlich sind: Alles unverzichtbare Eigenschaften zur Anlockung von bestäubenden Insekten. In manchen Fällen können durch die Veränderung eines einzigen Gens die Bestäuber von zwei unterschiedlichen Petunien-Arten untereinander ausgetauscht werden (tagaktive Bienen einerseits und Nachtfalter andererseits). Die Kontrolle der Faktoren, die bestäubende Insekten beeinflussen, wird zu einer Verbesserung der Produktivität im Pflanzenanbau beitragen.

Ein letzter Teilbereich betrifft die zunehmende Problematik invasiver Pflanzen. Eine Studie über solche Pflanzen in ihrer Heimat und in den von ihnen neu eroberten Gebieten ermöglicht es, die Faktoren zu bestimmen, die zu einer erfolgreichen Invasion beigetragen haben. Diese Kenntnisse werden es dann auch erlauben, die zukünftige Verbreitung dieser Pflanzen in ihrer neuen Umgebung besser voraussagen zu können. Weiterhin wird  erforscht, inwieweit invasive Pflanzen ihre Umwelt verändern können. Die Forscher werden auch untersuchen, warum einige Pflanzenarten neue Territorien mit beunruhigender Leichtigkeit kolonisieren, während andere, nah verwandte Arten selten bleiben.

contacts


Prof. Ted Turlings,
director of the NCCR Plant Survival
   
Dr. Claire Arnold
coordinator of the NCCR Plant Survival