Eine Möglichkeit, um die Erträge zu steigern besteht darin, die Pflanzen zukünftig auch auf salzigen Böden anbauen zu können. PD Dr. Yuncai Hu und der emeritierte Prof. Dr. Urs Schmidhalter von der TUM School of Life Sciences an der Technischen Universität München (TUM) forschen daher seit vielen Jahren an der Entwicklung salztoleranter Pflanzen.
„Derzeit sind mehr als 6 % der weltweiten Landfläche und 20 % der bewässerten Flächen versalzen, und die Versalzung nimmt ständig zu“, sagt PD Dr. Hu. „Wenn wir die pflanzenmorphologischen und physiologischen Merkmale für die Salztoleranz identifiziert können wir salztolerantere Pflanzen züchten und damit einen wichtigen Beitrag zur Sicherung der Ernährung leisten“, erklärt Hu. „Bis 2050 werde die Weltbevölkerung voraussichtlich um 34 % wachsen, und die weltweite Nahrungsmittelproduktion müsste um 43 % steigen, um die Nachfrage nach Getreide zu decken“, sagt Hu.
Phänotypisierungsplattformen ermöglichen Zeitreihenmessungen
Die Hochdurchsatz-Phänotypisierung, die in den letzten Jahren zur Identifizierung von Pflanzenmerkmalen entstanden ist, basiert derzeit auf modernen Fernerkundungstechnologien, die eine schnelle, kostengünstige Messung vieler Phänotypen über Zeit und Raum hinweg und mit geringem Arbeitsaufwand ermöglichen.
Ein wichtiger Fortschritt bei den Hochdurchsatz-Phänotypisierungsplattformen ist die Fähigkeit, Pflanzenmerkmale zerstörungsfrei zu bewerten, wobei die Versuchskapazität für Genotypen, Behandlungen und biologische Wiederholungen erhöht wurde. Dieser Fortschritt ermöglicht Zeitreihenmessungen, die notwendig sind, um die Entwicklung von Wachstum und Stress bei einzelnen Pflanzen zu verfolgen. „Die Ergebnisse unserer Studien haben gezeigt, dass Investitionen in Hochdurchsatz-Phänotypisierungstechnologien einen klaren Nutzen für die Interpretation der Genotyp-Umwelt-Interaktion haben, selbst in Entwicklungsländern“, so Hu.
Pflanzenmerkmale werden mithilfe von Sensortechniken erkannt
Ein Übersichtsartikel mit dem Titel: "Opportunity and challenges of phenotyping plant salt tolerance" von PD Dr. Hu und Prof. Schmidhalter ist jetzt in Trends in Plant Science (Special Issue: Food Security, May 2023) erschienen.
In dem Artikel werden die potenziellen Möglichkeiten und die größten Herausforderungen bei der Verbesserung der Salztoleranz von Pflanzen mit Hilfe fortschrittlicher Feldphänotypisierungstechnologien analysiert. Der Artikel legt nahe, dass die nützlichsten und wichtigsten Sensortechniken für die Bewertung der wichtigsten morphologischen und physiologischen Merkmale der Salztoleranz von Pflanzen die RGB-Bildgebung sowie spektrale und thermische Sensoren sind. Der Artikel gibt außerdem Hinweise darauf, wie die Phänotypisierung im Feld mit hohem Durchsatz für die künftige Züchtung salztoleranter Pflanzen leicht angewendet werden kann und wie die Entwicklung genomischer Ansätze verbessert werden kann.
Veröffentlichung: Hu Y, Schmidhalter U (2023) Opportunity and challenges of phenotyping plant salt tolerance. Trends in Plant Science 28(5): 552-566. DOI: doi.org/10.1016/j.tplants.2022.12.010
Hintergrundinformationen: TUM Press (2008) "Salztoleranter Weizen wächst sogar in der Wüste", veröffentlicht am 30.04.2008.
Redaktion:
Susanne Neumann
TUM School of Life Sciences
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit