Forscher argumentieren, dass mehr Anstrengungen erforderlich seien, um salztolerante Nutzpflanzen zu den Landwirten zu bringen, die sie benötigen

Trotz jahrelanger Bemühungen und Fortschritte beim Verständnis der Wirkungsweise der Salztoleranz bei Pflanzen wurden nur sehr wenige salztolerante Nutzpflanzen für die kommerzielle Nutzung freigegeben.

In einem umfassenden Überblick über die Züchtung der Salztoleranz bei Pflanzen, veröffentlicht in der Zeitschrift Jahresrückblick auf die PflanzenbiologieDie KAUST-Forscher Vanessa Melino und Mark Tester argumentieren, dass der Hauptgrund dafür, dass Forschungsfortschritte nicht in kommerzielle salztolerante Nutzpflanzensorten für Landwirte umgesetzt wurden, darin liegt, dass dies für Pflanzenzüchter keine Priorität hatte. Angesichts der zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels aufgrund des Anstiegs des Meeresspiegels und der Sturmfluten, die das Meerwasser weiter ins Landesinnere treiben, wird die Notwendigkeit, die Salzgehalttoleranz von Pflanzen zu erhöhen, immer dringlicher, und daher müssen sich die Prioritäten ändern.

Die Autoren sagen, dass mehr Anstrengungen erforderlich sind, um Forschungsfortschritte zu erzielen und die Leistung von Nutzpflanzen in salzbelasteten Gebieten zu verbessern.

„Wir müssen alte Techniken neu bewerten, wie zum Beispiel die Veredelung aktueller Nutzpflanzen mit salztoleranten Hybridunterlagen. Außerdem können künftige Nutzpflanzen durch die Domestizierung salztoleranter Wildarten erzeugt werden – ein Ansatz, der noch zu unseren Lebzeiten machbar ist“, sagt Tester, der Nach Jahren der Erforschung salztoleranter Pflanzen war er Mitbegründer von RedSea, einem Unternehmen, das in wasserarmen Umgebungen Pflanzen unter Verwendung von Salzwasser anbaut.

Eine weitere Bedrohung ist der zunehmende Salzgehalt des Bewässerungswassers. Mit der Erschöpfung des Grundwassers sinkt die Bodenqualität und der Salzgehalt des Bodens nimmt zu.

„Alles, was wir tun können, um den Grundwasserverbrauch für die Lebensmittelproduktion zu reduzieren, einschließlich der Verwendung von Brackwasser anstelle von Süßwasser in landwirtschaftlichen Systemen, wird die Nachhaltigkeit der Lebensmittelproduktion erhöhen“, sagt Tester.

Während sich viele Untersuchungen zur Salztoleranz auf Getreide konzentrierten, empfehlen die Autoren, sich auf ein breiteres Spektrum an Pflanzen zu konzentrieren – insbesondere auf Nutzpflanzen mit hohem Nährwert wie Obst und Gemüse.

Verwendung von Wildpflanzen

Für einige Nutzpflanzen ist die Verwendung naher Verwandter der Nutzpflanze – Arten, die mit der Nutzpflanzenart hybridisieren können – eine vielversprechende Option. Kulturpflanzen wie Weizen, deren Salztoleranz von Natur aus relativ begrenzt variiert, würden von derart breiten Kreuzungen erheblich profitieren. Auch andere Kulturpflanzen wie Tomaten, die sich gut mit wilden Verwandten kreuzen können, können diese Chancen nutzen.

Neue genetische Werkzeuge bieten eine Möglichkeit, Salztoleranzmerkmale entfernter wildlebender Verwandter von Kulturpflanzen einzuführen oder sogar salztolerante Wildarten zu domestizieren.

„Dies erfordert einen Paradigmenwechsel weg von den Nutzpflanzen, mit denen wir vertraut sind, hin zur Entwicklung neuer Nutzpflanzen aus Pflanzen, die derzeit wild sind und eine außergewöhnliche Fähigkeit haben, in extremen Umgebungen zu gedeihen“, sagt Melino, der bei KAUST die Salzforschung leitet -tolerante Pflanze Salicornia als potenzielle Ölsaatenpflanze.

Eine zentrale Herausforderung bei der Domestizierung neuer Nutzpflanzen ist die Notwendigkeit, den oft gegensätzlichen Selektionsdruck auf Wildpflanzen und Nutzpflanzen zu überwinden. Wildpflanzen müssen stark auf Veränderungen in ihrer lokalen Umgebung reagieren, da sie mit anderen Pflanzenarten konkurrieren, von Tieren beweidet und von Krankheiten befallen werden. Im Gegensatz dazu reagieren domestizierte Pflanzen normalerweise weniger auf ihre Umgebung und werden aufgrund von Merkmalen ausgewählt, die mit einer zeitlich begrenzten Produktion verbunden sind – eine besondere Herausforderung, wenn es darum geht, Wildpflanzen aus Randgebieten, wie z. B. salzhaltigen Böden, zu identifizieren, die für die Domestizierung geeignet sind.

„Der erste Schritt bei der Auswahl der Wildpflanze im Vergleich zur Domestizierung ist entscheidend und beinhaltet die Erfassung einer möglichst großen genetischen Vielfalt“, erklärt Melino. Diese Akzessionen sollten dann auf Ertrag, Qualitätsmerkmale und andere wichtige Tendenzen zur Domestikation in salzhaltigen Umgebungen untersucht werden.

Die Lücke zwischen Entdeckung und Bereitstellung von Forschung schließen

Die Autoren glauben, dass der mangelnde Fortschritt bei der Entwicklung salztoleranter Sorten darauf zurückzuführen ist, dass sich die Pflanzenzüchter auf die Maximierung der nationalen Erträge konzentrieren, was bedeutet, dass sie prozentuale Steigerungen in ertragsstärkeren Umgebungen anstreben. Obwohl Umgebungen mit geringeren Erträgen große Landflächen bedecken können, führen prozentuale Erhöhungen in diesen Umgebungen zu einem geringeren prozentualen Anstieg der nationalen Produktion. Die Autoren weisen jedoch darauf hin, dass Landwirte, die auf diesen ärmeren Gebieten leben, dennoch angemessene Erträge erzielen müssen und damit einen wichtigen Beitrag zur nationalen und globalen Ernährungssicherheit leisten.

Forscher müssen auch Verbesserungen der Lebensgrundlagen der Landwirte berücksichtigen, anstatt einfach nur nationale Ergebnisse zu priorisieren. „Auch wenn die Ertragssteigerungen bescheiden ausfallen, kann die Möglichkeit, den Druck auf die Süßwasserreserven durch die Nutzung von Brackwasser zu verringern, einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks der landwirtschaftlichen Produktion leisten“, schlussfolgern sie.