Wissenschaftlern ist ein bedeutender Durchbruch in der Agrarbiotechnologie gelungen, indem sie das Kartoffelgenom mithilfe von CRISPR/Cas9 bearbeiteten. Das Ergebnis waren Pflanzen mit erhöhter Resistenz gegen biotische und abiotische Belastungen. Diese Innovation könnte zu einer neuen Ära nachhaltiger Landwirtschaft führen, in der Nutzpflanzen auf natürliche Weise gegen Krankheiten und raue Umweltbedingungen gewappnet sind und so angesichts des Klimawandels und anderer globaler Herausforderungen eine stabile Nahrungsmittelversorgung gewährleistet ist.
Das globale Nahrungsmittelsystem gerät aufgrund der kumulativen Auswirkungen des Klimawandels, der die Verbreitung von Schädlingen und Krankheiten bei Nutzpflanzen verschärft, zunehmend unter Druck. Kartoffeln, die weltweit drittwichtigste Nutzpflanze, sind besonders gefährdet.
Das Streben nach nachhaltigen landwirtschaftlichen Praktiken erfordert die Entwicklung von Nutzpflanzen, die diesen Widrigkeiten standhalten können. Daraus ergibt sich ein dringender Forschungsbedarf zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit unserer Grundnahrungsmittel.
Forschern der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften ist ein bedeutender Durchbruch gelungen, veröffentlicht im Journal Gartenbauforschungam 6. Mai 2024. Die Studie, die einem strengen Peer-Review unterzogen wurde, stellt einen neuartigen Ansatz zur Bearbeitung des Kartoffelgenoms vor, der die Resistenz von Nutzpflanzen neu definieren könnte.
Mithilfe der CRISPR/Cas9-Technologie haben Forscher das Gen StDMR6-1 in Kartoffeln gezielt modifiziert und ihnen eine außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit gegen eine Reihe von Krankheiten und Umweltstressoren verliehen. Diese Kartoffeln zeigten eine deutlich erhöhte Resistenz gegen Kraut- und Knollenfäule und andere Krankheiten, ohne dabei ihren Ertrag oder die Knollenqualität zu beeinträchtigen – Schlüsselfaktoren für den landwirtschaftlichen Erfolg. Darüber hinaus zeigten die veränderten Pflanzen eine verbesserte Toleranz gegenüber abiotischen Stressfaktoren wie Dürre und Salzgehalt, was auf eine weitreichende Widerstandsfähigkeit hindeutet, die für eine nachhaltige Landwirtschaft von entscheidender Bedeutung ist.
Erik Andreasson, der korrespondierende Autor der Studie, unterstreicht ihre Bedeutung und bemerkt: „Unsere Forschung an den Stdmr6-1-Mutanten wird den Kartoffelanbau grundlegend verändern und eine Verteidigungslinie gegen die unerbittlichen Herausforderungen des Klimawandels und die sich entwickelnden Bedrohungen durch Krankheitserreger bieten und so unsere Nahrungsmittelversorgung für kommende Generationen sichern.“
Die Auswirkungen dieser Forschung sind weitreichend und versprechen eine Zukunft, in der der Agrarsektor seine Abhängigkeit von Fungiziden deutlich reduzieren und einen nachhaltigeren Ansatz in der Landwirtschaft verfolgen könnte. Die potenziellen Anwendungen dieser Studie gehen über Kartoffeln hinaus und bieten eine Blaupause für die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit einer Vielzahl von Nutzpflanzen und tragen zu einem robusteren landwirtschaftlichen Rahmen bei, der dem Test der Zeit standhält.
Weitere Informationen:
Milla Karlsson et al., CRISPR/Cas9-Genomeditierung der Kartoffel StDMR6-1 führt zu Pflanzen, die weniger von verschiedenen Stressbedingungen betroffen sind, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae130