Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Weizensorte trotzt versalzten Böden

20.03.2012
Eine neue, salztolerante Weizensorte könnte Missernten in Entwicklungsländern verhindern. Durch ein Wildweizen-Gen kann die neue Sorte überschüssiges Salz wieder abgeben und liefert auf salzigen Böden ein Viertel mehr Ertrag, als herkömmliche Weizenarten.
Die Versalzung von Ackerböden ist in trockenen, ariden Regionen der Welt ein zunehmendes Problem. Durch den ständigen hohen Verdunstungssog gelangen gelöste Bodensalze in die oberen, fruchtbaren Bodenschichten und machen ihn für die Landwirtschaft unbrauchbar. Oft ist eine falsche Bewässerung der Grund für die Versalzung. Einige Länder Nordafrikas haben auf diese Weise schon die Hälfte ihrer fruchtbaren Ackerböden eingebüßt.

Viele Kulturpflanzen wachsen auf versalzten Böden nur schlecht oder gar nicht. Die Salze lagern sich in den Blättern der Pflanzen an und hemmen dort die Photosynthese und das Wachstum der Pflanzen. Darüber hinaus leiden die Pflanzen unter Trockenstress, weil die gelösten Bodensalze das Wasser im Boden binden und die Aufnahme von Wasser über die Wurzeln erschweren.

Eine Weizensorte, die bisher besonders schlecht auf Böden mit hohem Salzgehalt wuchs, ist der Hartweizen Triticum turgidum durum. Hartweizen wird hauptsächlich zum Herstellen von Pasta und Couscous verwendet und ist neben dem Brotweizen die zweit wichtigste Weizenart weltweit. Durch die intensive Kultivierung, ist der wärmeliebende Kulturhartweizen ertragreicher geworden, hat aber dafür eine wichtige Fähigkeit verloren. Ihm fehlen Gene, die eine Ablagerung der Salze in den Blättern verhindern.

Wissenschaftler kreuzten den Hartweizen deshalb mit einem seiner Vorfahren, dem Einkorn Triticum monococcum. Dieser besitzt noch Gene, die T. monococcum auch bei hohen Salzkonzentrationen wachsen lässt und die die Wissenschaftler in den Hartweizen einbrachten. Das entscheidende Einkorn-Gen, das die Pflanzen vor zu hohen Salzkonzentrationen schützt heißt tmHKT1;5-A . Das Gen verschlüsselt das Protein HKT (high-affinity potassium transporter), das den Transport der Salze von der Wurzel in die Blätter verhindert. HKT entfernt überschüssiges Salz aus den Leitgefäßen der Wurzeln und sorgt auf diese Weise dafür, dass diese nicht zur Sprossachse und den Blätter gelangen.

Dass das Protein als spezifischer Salztransporter funktioniert, demonstrierten die Wissenschaftler an den unbefruchteten Eiern von Krallenfröschen. Krallenfroscheier werden in der biologischen Forschung häufig dazu genutzt, um den Austausch von Ionen durch eine Membran hindurch zu messen, da sie besonders groß und leicht zu manipulieren sind. Das an einen Fluoreszenzmarker gekoppelte, sichtbare HKT befand sich in den Froscheiern immer an der Zellmembran. Darüber hinaus reicherten Eier, die das Protein produzierten, im Vergleich zu Eiern ohne HKT die doppelte Menge an Salzen an. Für die Wissenschaftler ist das ein Beweis dafür, dass das Protein Salze durch Zellmembranen schleusen kann.

Freilandversuche auf versalzten Feldern im Weizengürtel Australiens zeigten, dass HKT produzierende Weizensorten im Vergleich zu den herkömmlichen Hartweizensorten 12 Mal weniger Salz in ihren Blättern anreichern. Als entscheidenden Durchbruch werten die Wissenschaftler dabei, dass diese Fitnesssteigerung zu keinem Ertragsverlust führte, wie es bei den bisherigen trockentoleranten Getreidesorten der Fall ist. Auf Feldern mit durchschnittlichen Salzkonzentrationen waren die Weizensorten mit dem tmHKT1;5-A-Gen genauso ertragreich, wie die herkömmlichen Sorten. Auf salzigen Böden waren die neuen Sorten jedoch deutlich überlegen und lieferten rund ein Viertel mehr Ertrag. „Besonders für Bauern, deren Felder nur teilweise versalzene Stellen aufweisen ist das von großem Vorteil“, sagt Richard James, Autor der Studie. „Bei unterschiedlichen Salzkonzentrationen müssen sie trotzdem nur eine Weizensorte anpflanzen.“ Im Rahmen des australischen Durum Wheat Improvement Programmes planen Wissenschaftler jetzt, das Salztoleranz-Gen in weitere Weizenvarianten einzubringen. Erste Experimente im Treibhaus haben bereits gezeigt, dass sich mit dem Gen auch die Salztoleranz im Brotweizen steigern lässt.

Quellen:
R. Munns et al. (2012): Wheat grain yield on saline soils is improved by an ancestral Na+ transporter gene. In: Nature Biotechnology. Online Publikation, März 2012, DOI: 10.1038/nbt.2120

R. Munns et al. | Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de
http://www.pflanzenforschung.de/journal/aktuelles/neue-weizensorte-trotzt-versalzten-boeden?piwik_campaign=newsletter

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Getreide, das der Dürre trotzt
19.09.2017 | Universität Wien

nachricht BMEL verstärkt Maßnahmen im Kampf gegen das Eschentriebsterben
11.09.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie