Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben bahnbrechende Fortschritte im Bereich der Sorghumhirse erzielt, einer Kulturpflanze, die für ihre Robustheit und Anpassungsfähigkeit an schwierige Anbaubedingungen bekannt ist. Diese Entwicklungen könnten entscheidend dazu beitragen, die globale Ernährungssicherheit zu stärken. Sorghumhirse, eine uralte Kulturpflanze aus dem Sudan, ist aufgrund ihrer Fähigkeit, auf salzigen Böden mehr Zucker zu bilden, von besonderem Interesse für die Landwirtschaft der Zukunft. Das Team unter der Leitung von Professor Peter Nick untersucht seit mehreren Jahren verschiedene Aspekte dieser Pflanze und hat nun den Genschalter SWEET13 identifiziert, der entscheidend für den Zuckertransport in die Körner ist.
Die Untersuchung der Zuckerproduktion in Salztoleranzuntersuchungen hat gezeigt, dass bestimmte Sorten von Sorghumhirse, insbesondere die Salztolerante Della und die salzempfindliche Razinieh, signifikante Unterschiede in der Zuckerakkumulation aufweisen. Die Studienergebnisse, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Scientific Reports, zeigen, dass Della bei salzhaltigen Bedingungen eine deutlich höhere Zuckerproduktion aufweist als Razinieh.
Untersuchungen zur Salztoleranz
Diese Forschung ist besonders relevant angesichts der wachsenden Herausforderungen der Landwirtschaft durch den Klimawandel, Hitze und steigenden Salzgehalt des Bodens. Der Anstieg der Weltbevölkerung macht die Notwendigkeit erforderlich, die Produktivität von Pflanzen zu steigern, insbesondere von Getreide. Die Arbeitsgruppe hat auch herausgefunden, dass Zuckerreiche Sorten von Sorghumhirse, die als Zuckerhirse bekannt sind, effizient in der Photosynthese sind und große Mengen an Biomasse produzieren können.
In den Experimenten zur Bewertung der Salztoleranz von Della und Razinieh wurde festgestellt, dass Della nicht nur eine stärkere Zunahme des Zuckergehalts aufweisen konnte, sondern auch eine effizientere Verteilung von Zucker in den Sinkgeweben. Unter Sältstress zeigte Della eine bessere Erhaltung von Kalium und eine effektivere Exklusion von Natrium, während Razinieh unter stressigen Bedingungen mehr Natrium in den Körnern ansammelte. Dies zeigt nicht nur die genetischen Unterschiede zwischen den Sorten auf, sondern auch die potenzielle anwendungsorientierte Züchtung mit SWEET13, die durch Polymerase-Kettenreaktion (PCR) weiter unterstützt werden kann.
Zukünftige Anwendungen und Forschung
Die Arbeiten von Dr. Adnan Kanbar und seinem Team, die eine neue Zuckerhirsesorte entwickelt haben, die für die Produktion von Biogas, Biokraftstoffen und neuen Polymeren geeignet ist, verdeutlichen die praktischen Anwendungen dieser Forschung. Diese Entwicklungen sind vielversprechend, insbesondere für Regionen wie das Nildelta, Bangladesch oder Süditalien, die zunehmend unter Bodenversalzung leiden.
Das Forschungsteam plant, die Erkenntnisse über die Genexpression und die zugrunde liegenden Mechanismen des Zuckertransports weiter auszubauen, um den Züchtungsprozess zu optimieren. Eine besonders aktive Version von SWEET13 wurde in der syrischen Sorghumhirse-Sorte Razinieh identifiziert, was darauf hindeutet, dass die genetischen Ressourcen in der Region ein hohes Potenzial für zukünftige Zuchtprogramme bieten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Erkenntnisse aus dieser Forschungsarbeit nicht nur dazu beitragen könnten, die Ernährungssicherheit in von Bodenversalzung betroffenen Gebieten zu verbessern, sondern auch das Verständnis darüber vertiefen, wie Pflanzen auf abiotischen Stress reagieren. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Institutionen, einschließlich der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und internationalen Partnern aus Ägypten, Syrien und den USA, verdeutlicht die globale Bedeutung dieser Forschung.
