Unkrautreis erhält durch seine wilden Nachbarn einen Wettbewerbsschub

Reis ernährt die Welt. Aber ein ähnliches Unkraut hat viele Möglichkeiten, voranzukommen. Unkrautreis ist ein landwirtschaftlicher Schädling mit weltweiten wirtschaftlichen Auswirkungen. Es handelt sich um ein aggressives Unkraut, das Kulturreis verdrängt und weltweit Ertragsverluste in Milliardenhöhe verursacht. Allein in den USA könnten Ernteausfälle aufgrund von Unkrautreis jährlich weitere 12 Millionen Menschen ernähren.

Eine Studie der Washington University in St. Louis bietet neue Einblicke in genetische Veränderungen, die Unkrautreis in tropischen Regionen der Welt einen Vorteil gegenüber Kulturreis verschaffen. Einschreiben NaturkommunikationForscher Bericht dass eine der Geheimwaffen von Weedy Rice seine Promiskuität ist: Weedy Rice kreuzt sich leicht mit natürlich vorkommendem Wildreis, der in der Nähe wächst.

Der Biologe Kenneth Olsen, George William und Irene Koechig Freiberg-Professor für Biologie in Künsten und Wissenschaften, arbeitete bei der Durchführung dieser Forschung mit Partnern in China, Malaysia und Thailand zusammen. Die Wissenschaftler analysierten Gesamtgenomsequenzen von 217 Wild-, Unkraut- und Kulturreisproben und fanden heraus, dass die Hybridisierung von Wildreis mit Unkräutern wesentlich zur Entwicklung des südostasiatischen Unkrautreises beigetragen hat.

„Im Fall von Reis sind die Hindernisse für den Genfluss zwischen der Kulturpflanze und ihren wilden Verwandten im Vergleich zu anderen Kulturpflanzenarten recht gering“, sagte Olsen. „Diese porösen Ränder im Reis können die Entwicklung und Anpassung unkrautiger Verwandter von Nutzpflanzen erleichtern.“

Insgesamt ist die genetische Vielfalt des in Südostasien angebauten Reises höher als in den Vereinigten Staaten. In diesem Teil der Welt besteht eine große Marktnachfrage nach Reis, und auch Klima- und Umweltfaktoren spielen eine Rolle bei den Entscheidungen, die Landwirte beim Reisanbau treffen.

„Bauern auf dem südostasiatischen Festland – darunter Thailand, Myanmar und Vietnam – und den meisten Inselregionen Indonesiens, der Philippinen und Teilen Malaysias bauen eine breite Palette von Tiefland- und Hochlandreissorten an“, sagte BK Song, ein malaysischer Unkrautreisforscher ist ein weiterer korrespondierender Autor der neuen Studie. „Dazu zählen moderne Elitesorten und traditionelle Landsorten.“

Südostasiatische Reisbauern sind dazu übergegangen, einige der gleichen mechanisierten Pflanztechnologien zu nutzen, die heute auch von industriellen Reisbauern in den USA eingesetzt werden.

Aber sobald sie im Boden sind, stoßen in Südostasien gepflanzte Reissämlinge auf wilde Reispflanzen, die auch heute noch neben kultivierten Reisfeldern zu finden sind. Das passiert auf US-Reisfeldern nicht.

„Der gewöhnliche Wildreis-Vorläufer Oryza rufipogon kommt in den gemäßigten Zonen, einschließlich den Vereinigten Staaten, Nordostasien und Europa, nicht vor“, sagte Song. „Eine Kreuzung zwischen Kultur- und Wildreis auf US-Feldern ist unmöglich.“

In ihrer neuen Studie stellten Olsen und seine Kollegen fest, dass die Hybridisierung zwischen Wildreis und Unkrautreis in Südostasien es einigen Unkräutern ermöglicht hat, sich besser an landwirtschaftliche Unkräuter anzupassen, was ihnen einen Wettbewerbsvorteil gegenüber kultivierten Reispflanzen verschafft. Beispielsweise verbreiten einige Unkräuter ihre Samen sehr effektiv auf Reisfeldern, da sie Wildreis-Genkopien tragen, die dazu führen, dass sich die Samen ungehindert vom Kornstiel lösen.

Die genomischen Ergebnisse zeigten auch, dass der südostasiatische Unkrautreis seine Eigenschaften über viele verschiedene parallel verlaufende Evolutionswege entwickelt hat, darunter einige Unkräuter, die dedomestiziert wurden oder verwilderten, nachdem sie als Kulturreis angefangen hatten, sowie solche, die sich veränderten ein Ergebnis der Kreuzung mit Wildreis.

„Unsere Studie zeigt, wie adaptive Introgression – mit anderen Worten der Genfluss – von Wildarten zur Entwicklung landwirtschaftlicher Unkräuter beitragen kann“, sagte Olsen. „Wir wissen schon seit einiger Zeit, dass dieser Prozess stattfindet. Aber dies ist die erste Studie, die eine detaillierte genomische Charakterisierung des Phänomens liefert.“

„Es ist wichtig zu erkennen, dass die Domestizierung von Nutzpflanzen ein schrittweiser evolutionärer Prozess und kein einstufiger Vorgang ist“, sagte er. „Ebenso glaube ich, dass wir Gefahr laufen, das Bild zu stark zu vereinfachen, indem wir jede Reispflanze als wild, als Unkraut oder als Nutzpflanze kategorisieren. Die wahren Dynamiken sind viel komplexer.“

Und so geht der weltweite Kampf gegen unkrautigen Reis weiter, an so vielen Fronten wie Feldern.

Tonapha Pusadee, eine weitere Co-Autorin der Studie, sagte: „In Thailand gibt es viele Möglichkeiten, die Invasion von Unkrautreis in kultivierten Reisfeldern zu bekämpfen. Beispielsweise schneiden einige Bauern die Rispen ab oder verwenden eine Chemikalie, um das Unkraut zu beseitigen.“ höher als der angebaute Reis. Einige Landwirte entscheiden sich dafür, die Felder für einige Jahre brach zu lassen.

„Allerdings war die Bewirtschaftung von Unkrautreis in Thailand bislang nicht erfolgreich, da Unkrautreis in vielen Merkmalen, mit Ausnahme der Kochqualität des Getreides, anpassungsfähiger ist als Kulturreis.“