Steigende Meeresspiegel aufgrund des Klimawandels und künstlicher Bewässerung führen zu einem Anstieg des Bodensalzgehalts. Dies hat negative Auswirkungen auf die Landwirtschaft, einschließlich des Weinbaus. Die Pflanzen sterben, die Erträge gehen zurück.
Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben daher eine Wildrebe mit einer höheren Salztoleranz untersucht. Ihr Ziel ist es, die genetischen Faktoren zu identifizieren, die die Rebe widerstandsfähig machen. Sie können dann in kommerzielle Sorten eingefügt werden und so den Weinbau sichern. Der Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Pflanzenphysiologie.
Der Klimawandel erhöht den Bedarf an künstlicher Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen. Wenn jedoch Wasser verdunstet, verbleiben Salze in den oberen Bodenschichten und erhöhen den Stress für die Pflanze. Dadurch sinken die Erträge und es kann zum Absterben der Pflanzen kommen. Um den Weinbau vor diesen Auswirkungen des Klimawandels zu schützen, arbeiten Forscher am KIT daran, genetische Faktoren zu identifizieren, die die Rebe widerstandsfähiger machen.
„Eigentlich ist die Weinrebe gut an Trockenheit angepasst. Auf den ersten Blick dürfte die durch Bewässerung verursachte Versalzung kein großes Problem darstellen“, sagt Professor Peter Nick vom Joseph Gottlieb Kölreuter Institut für Pflanzenwissenschaften (JKIP) des KIT. „Trockenere und heißere Sommer erhöhen jedoch den Bedarf an zusätzlicher Bewässerung.“
Der Stoffwechsel erhöht die Salztoleranz der Wildrebe
Weinreben gehören zu den Pflanzen mit einer mäßigen Salzempfindlichkeit. Überschreitet die Salzkonzentration jedoch einen bestimmten Schwellenwert, wird die Funktion von Membranen und Proteinen beeinträchtigt und die Pflanze stoppt die Transpiration, also die Verdunstung über die Blätter. In den Blättern reichern sich Natrium- und Chloridionen, also Salze, an. Wenige Tage nach Beginn der Stressperiode sterben die Blätter ab. Eine wilde Weinrebe namens „Tebaba“, die im Atlasgebirge wächst, weist eine viel höhere Salztoleranz auf. Es wächst weiter, obwohl Salz aus dem Boden in seine Blätter gelangt.
Um Einblick in die physiologischen und metabolischen Prozesse, einschließlich der Photosynthese, zu gewinnen, verglichen die Forscher Tebaba mit einem im Mittelmeerraum weit verbreiteten Wurzelstock. „Wir haben den Salzstress langsam erhöht, um einen bewässerten Weinberg zu simulieren“, sagt Nick. „Wir haben herausgefunden, dass Tebaba Natrium nicht in der Wurzel bindet, sondern seine Stoffwechselreaktion in Gegenwart von Natrium neu organisiert. Wir gehen davon aus, dass seine Salztoleranz nicht auf einen einzelnen genetischen Faktor zurückzuführen ist, sondern auf günstige Stoffwechselströme zurückzuführen ist, die sich gegenseitig unterstützen.“ “
Die Stoffwechselprozesse in den Blättern erwiesen sich als stabiler und es bilden sich keine Schadstoffe. Dadurch kann die Wildrebe ihre Ressourcen für die Photosynthese nutzen und den Zusammenbruch der Zellwände verhindern.
Kreuzungen mit anderen Arten könnten die Salztoleranz erhöhen
Im Weinbau ist es üblich, Weinreben zu veredeln. Das bedeutet, dass die Triebe hochfruchttragender Arten auf Wurzelstöcke sehr robuster Arten gesetzt werden, um sie widerstandsfähiger gegen Trockenheit oder Schädlinge zu machen. Der Studie zufolge wäre es nicht sinnvoll, Tebaba als Wurzelstock zu verwenden, da die Salztoleranz nicht durch die Wurzel, sondern durch die Blätter verursacht wird.
„Wir empfehlen daher die Einkreuzung der genetischen Salztoleranzfaktoren von Tebaba in kommerzielle Sorten durch natürliche Kreuzung. Dies sollte durch molekularbiologische Analysen begleitet werden“, fasst Nick die Ergebnisse zusammen. „So könnte es uns gelingen, die Weinrebe – die Obstpflanze mit dem höchsten Ertrag pro Fläche weltweit – an die Auswirkungen des Klimawandels anzupassen.“
Mehr Informationen:
Samia Daldoul et al., Eine tunesische Wildtraube führt zu metabolischen Fingerabdrücken der Salztoleranz, Pflanzenphysiologie (2023). DOI: 10.1093/plphys/kiad304