Auf der Suche nach der stressresistenten Kartoffel

Die Kartoffel gehört zu den wichtigsten Grundnahrungsmitteln der Welt. Auch als Futtermittel und Industrierohstoff ist sie von enormer wirtschaftlicher Bedeutung. Allerdings ist sie besonders empfindlich gegenüber den Folgen der Klimaveränderungen: Hitze- und Dürreperioden, aber auch Überschwemmungen der Anbaufläche als Folge von Starkregen sorgen für enorme Ertragseinbußen. Das EU Horizon-2020 Projekt ADAPT (Accelerated Development of multiple-stress tolerAnt PoTato) erforscht die Stressanpassung der Kartoffel mit dem Ziel, resistentere Sorten zu entwickeln.

"Die Kartoffel stammt ursprünglich aus den klimatisch kühlen Hochlandregionen Südamerikas und reagiert daher besonders empfindlich auf Hitzestress", sagt Markus Teige von der Abteilung Molekulare Systembiologie am Department für Funktionelle und Evolutionäre Ökologie der Fakultät für Lebenswissenschaften der Universität Wien. Der Pflanzenbiologe koordiniert das EU-Horizon 2020 Projekt ADAPT (Accelerated Development of multiple-stress tolerAnt PoTato).

Ziel des Projektes ist es, neue Strategien zu entwickeln, um die Kartoffel fit für die herausfordernden klimatischen Bedingungen der Zukunft machen. Die Arbeiten sind für die kommenden vier Jahre geplant, für welche die EU ein Gesamtbudget von 5 Millionen Euro bewilligte (Grant Agreement GA 2020 862-858).
Die Mechanismen der Stressanpassung auf molekularer Ebene sind in pflanzlichen Modellsystemen wie der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) teilweise erforscht, jedoch weitestgehend nicht in Nutzpflanzen wie der Kartoffel. Die als Folge des Klimawandels vermehrt auftretenden Hitze- und Dürreperioden sorgen für enorme Ertragseinbußen. Auch leiden Kartoffelknollen besonders unter Überschwemmungen der Anbaufläche als Folge von Starkregen. In deren Folge kann es innerhalb von nur wenigen Tagen zu einem kompletten Ernteausfall auf der betroffenen Fläche kommen. "Im Projekt erforschen wir die molekularen und phänotypischen Reaktionen auf kombinatorischen Hitze- und Trockenstress, der durch den Klimawandel in der Zukunft für den Ernteertrag von Kartoffeln besonders wichtig sein wird. In Zusammenarbeit mit den Züchter*innen wollen wir wichtige Merkmale identifizieren, die die Stresstoleranz von Kartoffelsorten verbessern", fasst Teige die Zielsetzung des Projektes zusammen.

ADAPT ist ein Konsortium von zehn führenden europäischen Forschungsinstitutionen, vier Kartoffelzüchtern, einer non-profit EU-Organisation, der Österreichischen Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit (AGES) und einem Technologie-Entwickler, das die molekularen Grundlagen der Stressanpassung in Kartoffeln erforscht.

Im Projekt kombinieren die beteiligten Forscher*innen ihre Expertise auf den Gebieten der Molekularbiologie, Stressphysiologie, Systembiologie und Analytik mit Technologie-Entwicklung und molekularer Pflanzenzüchtung und arbeiten Hand in Hand mit Endverbraucher-orientierten Organisationen für Sortentypisierung und Handel, um die erzielten Ergebnisse direkt in praktische Anwendungen zu überführen. "Aufbauend auf unserem Verständnis der molekularen Zusammenhänge wollen wir neue Marker für eine gezielte Züchtung von stresstoleranten Kartoffelsorten identifizieren, die in der Lage sind, auch unter den schwierigen klimatischen Bedingungen der Zukunft stabile Erträge zu liefern. Unsere Forschungsergebnisse sollen direkt die relevanten Interessenvertreter und Endverbraucher erreichen, in den Züchtungsprogrammen der Kartoffelzüchter umgesetzt werden und sich auf moderne landwirtschaftliche Anbaupraxis auswirken", so Teige.