Resistenz und Toleranz
Die Forscher des JKI wollen verstehen, wie sich Pflanzen gegen Krankheiten wehren oder wie sie auf Stress reagieren. Ganz gleich, ob sie an Kartoffeln, Getreide, Gemüse, Obst, Reben oder Zierpflanzen arbeiten, immer sind sie auf der Suche nach bestimmten Genen. Den Arbeitsalltag am JKI dominieren Gene, die eine Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten oder Schaderreger vermitteln oder Gene, die Pflanzen toleranter gegen Stressfaktoren wie Trockenheit oder Kälte machen. Die Resistenzmechanismen aufzuklären und das Verständnis, wie bestimmte Eigenschaften vererbt werden, sind der Schlüssel zu neuen Sorten. Diese sollen weniger Pflanzenschutzmittel benötigen und besser an die sich ändernden Umweltbedingungen angepasst sein – Stichwort Klimawandel.
Biotischer Stress
Bestimmte Lebewesen sind mit den Pflanzen vergesellschaftet, wie zum Beispiel die Mykorrhizapilze an Wurzeln. Sowohl die Kulturpflanze als auch der Pilz profitieren von dieser Beziehung gleichermaßen. Im Gegensatz dazu verursachen viele Lebewesen oder Viren, die auf, an oder in den Pflanzen leben, biotischen Stress. Fadenwürmer, so genannte Nematoden, leben z. B. als Parasiten in den Wurzeln. Blattläuse saugen an ihren Wirtspflanzen und ernähren sich von ihnen. Viren programmieren die Pflanzenzellen so um, dass diese neue Viren herstellen. Die Pflanze kann dann ihre eigentlich Funktion, nämlich Photosynthese zu betreiben, zu wachsen und sich zu vermehren, nicht mehr nachkommen. Ertragseinbußen bis hin zum Ausfall sind die Folge.
Die JKI-Forscher fokussieren sich vorwiegend auf die schädlichen Akteure, die den Ertrag von Kulturpflanzen minimieren oder für Mensch und Tier gefährlich sind. Sie versuchen vorhandene Eigenschaften der Pflanzen so zu optimieren, dass ihre Anfälligkeit gegenüber einem Schädling so weit wie möglich herabgesetzt wird. Dazu vergleichen sie die genetische Ausstattung der marktüblichen Hochleistungssorten mit der von verwandten Sorten aus der Genbank oder Wildformen. Besonders interessant sind Pflanzen, die sich gut wehren können. Vergleicht man ihr Set an Genen mit dem der anfälligen Artverwandten, kann man so genannte Resistenzgene identifizieren. Letztere gilt es, in die ertragreichen bestehenden Sorten einzukreuzen, damit am Ende eine neue Krankheitsresistente Sorte entsteht.
Abiotischer Stress
Die Reaktionen von Pflanzen auf abiotische Stressoren wie Licht- und Wassermangel, extreme Temperaturen, starker Wind oder nährstoffarme Böden sind sehr komplex. Die JKI-Forscher arbeiten daran, die genetischen Grundlagen zu verstehen, um bestimmte Gene zu identifizieren, die eine Trockenstresstoleranz vermitteln oder die Pflanzen befähigen, auch bei kälteren Temperaturen zu gedeihen. Auch hier gilt, dass die Pflanzen, die sich besonders gut schlagen, aussichtsreiche Kreuzungspartner auf dem Weg zu neuen Sorten sind. Ziel ist, die hierfür verantwortlichen Gene zu isolieren und in besser angepasste Sorten einzukreuzen.
