Pflanzenforschung könnte den Weg für den Anbau von Nutzpflanzen mit Meerwasser ebnen

Neue pflanzenbiologische Forschungen eröffnen Möglichkeiten, Nahrungsmittelpflanzen zu züchten, die unter salzigen Bedingungen nicht nur überleben, sondern auch gedeihen. Schätzungen zufolge sind bis zu 30 % des Ackerlandes weltweit von Salz betroffen – und das Überleben der Nutzpflanzen ist gefährdet. Die Salzkrise stellt eine kostspielige Belastung für die landwirtschaftliche Produktivität dar.

Unter der Leitung von Dr. Vanessa Melino von der University of Newcastle hat das Forschungsteam Pflanzen der Gattung Salicornia untersucht, um ihre salzresistenten Eigenschaften besser zu verstehen.

„Unsere Forschung zeigt, wie salztolerante Pflanzen auf molekularer Ebene funktionieren, um in extremen Umgebungen zurechtzukommen. Wir können diese Informationen nutzen, um Pflanzen zu züchten, die mit salzhaltigem Grundwasser oder sogar Meerwasser angebaut werden können“, sagte der Pflanzenphysiologe und Molekularbiologe Dr. Melino.

Die Geheimnisse salzliebender Pflanzen entdecken

Dr. Melino hat während seiner Arbeit an der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saudi-Arabien, wo die Pflanze heimisch ist, jahrelang reine Zuchtlinien von Salicornia entwickelt. Salicornia gedeiht in salzhaltigen Gebieten auf der ganzen Welt, darunter in Zentralasien, Amerika, Europa, dem Nahen Osten und Nordafrika.

In einem Studie kürzlich veröffentlicht in NaturkommunikationDr. Melino und ihr Team liefern neue Erkenntnisse über die molekularen Mechanismen, die der hohen Salztoleranz von Queller zugrunde liegen.

„Im Gegensatz zu den meisten anderen Pflanzen kann Salicornia hohe Natriumkonzentrationen in photosynthetisch aktiven, saftigen Trieben ansammeln und gleichzeitig eine Ionentoxizität vermeiden.

„Das lässt darauf schließen, dass Salicornia über hocheffiziente Prozesse verfügt, um Natrium durch die Wirkung spezialisierter Transporter in Kompartimenten innerhalb von Zellen zu speichern“, sagte sie.

Das Verständnis dieses Prozesses gibt Anlass zu Hoffnung für die Entwicklung salztoleranter Nutzpflanzen und für die Zukunft einer auf Meerwasser basierenden Landwirtschaft.

Während die meisten Pflanzen in einer salzigen Umgebung sterben, gedeiht Queller.

„Salicornia ist für ihr Wachstum und ihre Reife tatsächlich auf Salzwasser angewiesen“, sagte Dr. Melino.

Eine Pflanzenöl-Alternative?

Salicornia wird als knackig, saftig und salzig beschrieben und ist mit Spargel vergleichbar, weshalb es auch seinen Spitznamen „Meeresspargel“ erhielt. In einigen Ländern wird es bereits als Delikatesse genossen, doch Dr. Melino sieht neues Potenzial, die Pflanze sowohl zur Produktion eines Pflanzenöls als auch einer proteinreichen Zutat anzubauen.

„Indem wir uns auf Fette (Öle) und Proteine ​​konzentrieren, versuchen wir, Produkte zu entwickeln, die leicht transportiert werden können und nachhaltiger sind als andere Quellen – indem wir Meerwasser zur Bewässerung verwenden, anstatt uns auf begrenzte Süßwasserressourcen zu verlassen“, sagt Dr. Melino.

Da die Nachfrage nach alternativen Proteinen steigt, könnte das Mehl auch eine ausgezeichnete Proteinquelle für Menschen darstellen. Alternativ kann es auch in Fischfutterformulierungen verwendet werden.

Dr. Melino sagte, es sei von entscheidender Bedeutung, die Rentabilität für Landwirte bzw. Anbauer zu berücksichtigen.

„Das Ziel unserer Forschung ist es, Landwirten zu helfen, auf ihren salzhaltigen Böden mit Meer- oder Brackwasser Nahrungsmittel anzubauen, wenn ihnen aufgrund der zunehmenden Versalzung keine anderen Möglichkeiten bleiben.

„Keine andere Nutzpflanze kann unter diesen extremen Bedingungen wachsen.“

Zähmung einer wilden Art

Allerdings ist Salicornia eine Wildpflanze, erklärt Dr. Melino. „Man kann keine Wildpflanze nehmen, sie kultivieren und dann erwarten, dass sie einen guten Ertrag und Ertrag bringt.“

„Die traditionelle Züchtung zur Domestizierung wilder Pflanzen ist langsam, mühsam und kostspielig“, sagte Dr. Melino.

Dr. Melino und ihr Team greifen auf moderne Züchtungsmethoden zurück, um den Domestizierungsprozess zu beschleunigen. „Mit modernen genomischen und genetischen Werkzeugen können wir Merkmale auswählen und einführen, die für den Anbau wünschenswert sind.“

Während ihrer Forschungstätigkeit im Nahen Osten an der KAUST waren Dr. Melino und ihr Team die ersten, die Genetik und Genomik zur Domestizierung von Salicornia anwandten.

„Unser Ziel ist es, diese Wildpflanze in eine profitable Ölsaat für Landwirte zu verwandeln. Wir nutzen Werkzeuge und Techniken, um das so schnell wie möglich zu erreichen“, sagte Dr. Melino.

Australischer Meeresspargel – der Cousin von Salicornia

Dr. Melino lebt heute in Australien und lehrt an der Universität Newcastle. Sie widmet sich einheimischen salztoleranten Pflanzen wie dem Queller, auch bekannt als „Meeresspargel“.

Dr. Melino sagte, die Verwendung von Queller als essbare Pflanze sei nichts Neues.

„Es gibt Hinweise darauf, dass die Ureinwohner Westaustraliens schon vor langer Zeit entdeckten, dass die Samen dieser Pflanze essbar sind. Ich würde jetzt gerne mit den Ältesten vor Ort Kontakt aufnehmen, die vielleicht indigenes Wissen über die traditionelle Verwendung von Queller weitergeben können“, sagte Dr. Melino.

„Queller ist ein Verwandter von Salicornia. Er wächst in Feuchtgebieten Australiens und in Salzseen im Landesinneren. Er gedeiht in Gebieten, die stark salzhaltig sind. Wegen des extremen Salzgehalts können nur wenige Pflanzen in diesen Umgebungen zurechtkommen.“

Salzhaltigem Land neues Leben einhauchen

Da mehr als zwei Millionen Hektar australisches Ackerland von Salz betroffen sind, sieht Dr. Melino eine Möglichkeit, die Domestizierung von Queller zu einer hochwertigen Ölsaat und alternativen Proteinquelle zu erforschen.

Dr. Melino hofft auf eine Partnerschaft mit australischen Anbauern und Produzenten, insbesondere im Westen und Süden Australiens, wo das Salzproblem noch schwerwiegender ist.

„Wenn wir Ölsaaten mit Salzwasser anbauen können, können die Bauern ihre begrenzten Süßwasservorräte für den Anbau anderer Nahrungsmittel verwenden“, sagte Dr. Melino. „Süßwasserknappheit ist eine große Einschränkung für die Landwirtschaft in Australien.“

Dr. Melino hofft, den Landwirten in Australien sowie im Nahen Osten und Nordafrika die Möglichkeit zu geben, neuartige Nutzpflanzen anzubauen, ohne Süßwasserressourcen zu nutzen.