Eine neue Studie der Abteilung für Pflanzen- und Agrarökosystemwissenschaften der University of Wisconsin beschreibt detailliert die genetischen Mechanismen, die die Form und das Volumen von Zwiebelknollen beeinflussen, sowie die Auswirkungen der Tageslänge auf den Knollenbildungsprozess. Diese Forschung stellt bedeutende Fortschritte in der Agrarwissenschaft dar und hat möglicherweise Auswirkungen auf die Verbesserung von Nutzpflanzen und die Ernährungssicherheit.
Die Forschung ist veröffentlicht im Journal Zeitschrift der Amerikanischen Gesellschaft für Gartenbauwissenschaften.
Die Studie verwendete modernste genetische Analysetechniken, um das komplexe Zusammenspiel zwischen genetischen Faktoren und Umweltbedingungen zu entschlüsseln, die die Eigenschaften der Zwiebel bestimmen. Zwiebeln, ein Grundnahrungsmittel in der globalen Küche, variieren stark in Form und Größe, Eigenschaften, die sowohl für die Vorlieben der Verbraucher als auch für die landwirtschaftliche Effizienz entscheidend sind.
Die Bildung von Zwiebelknollen (A. cepa) wird durch die Länge der Nacht und die Temperatur beeinflusst. Dennoch wird Zwiebelkeimmaterial üblicherweise nach der für die Knollenbildung erforderlichen Tageslichtdauer (im Gegensatz zur Dunkelheitsdauer) klassifiziert. Kurztag- (SD) und Langtag- (LD) Zwiebeln beginnen mit der Knollenbildung bei länger werdenden Lichtperioden von ∼12 bzw. ≥14 Stunden.
Bei Sorten mit mitteltägiger Blüte beginnt die Zwiebelbildung zwischen der Tageslänge von SD- und LD-Zwiebeln. LD-Sorten, die unter Kurztagen angebaut werden, bilden möglicherweise nie Zwiebeln; bei SD-Zwiebeln, die unter Langtagen angebaut werden, beginnt die Zwiebelbildung früh und die Zwiebeln sind zu klein, um kommerziell akzeptabel zu sein. Neben der Tageslänge wird die Zwiebelbildung auch von der Temperatur beeinflusst. Bei gleichem Beleuchtungsregime beschleunigen höhere Temperaturen die Zwiebelbildung und die Pflanzenreife.
Die Studie identifizierte die genetischen Grundlagen der morphologischen Merkmale von Zwiebelknollen und hob die entscheidende Rolle der Photoperiode (Tageslänge) im Knollenbildungsprozess hervor. Die Forschung liefert detaillierte Einblicke darin, wie unterschiedliche Tageslängen den Übergang vom vegetativen Wachstum zur Knollenbildung auslösen. Das Verständnis dieses Mechanismus ist wichtig, um die Wachstumsbedingungen zu optimieren und die Erträge in verschiedenen geografischen Regionen zu verbessern.
Die Ergebnisse bieten einen wertvollen genetischen Rahmen für die Entwicklung von Zwiebelsorten, die widerstandsfähiger gegen Umweltbelastungen sind und in unterschiedlichen Klimazonen hohe Erträge liefern können. Dies könnte die weltweite Zwiebelproduktion erheblich beeinflussen, eine stabile Versorgung gewährleisten und zur Ernährungssicherheit beitragen.
Weitere Informationen:
Michael J. Havey, Genetische Analysen der Form und des Volumens von Zwiebelknollen und Auswirkungen der Tageslänge auf die Knollenbildung, Zeitschrift der Amerikanischen Gesellschaft für Gartenbauwissenschaften (2024). DOI: 10.21273/JASHS05362-23