In der Natur konkurriert jede Pflanze für sich um beste Wachstumsbedingungen. Dabei ist sie mit vielfältigen und wechselnden Umwelteinflüssen konfrontiert und wächst meist in weniger gedrängter Nachbarschaft als es bei Kulturpflanzen auf dem Feld der Fall ist. Dort herrscht neben möglichst einheitlichen und stabilen Umweltbedingungen aufgrund der Pflanzendichte auch eine gewisse Verschattung durch Nachbarpflanzen. Forschende des IPK Leibniz-Instituts haben nun gezeigt, dass die egoistischen Merkmale einer Pflanze für die Landwirtschaft oft nachteilig sind. Sie schlagen eine angepasste Züchtungsstrategie vor.

Felderträge sind eine Gemeinschaftsleistung der Pflanzen

„Landwirtschaft ist auf Gemeinschaftsleistung angewiesen“, betont Thorsten Schnurbusch, Leiter der Forschungsgruppe „Pflanzliche Baupläne“ am IPK. „Aber die Umwelt, in der Pflanzen angebaut werden, also ihre Ökologie im landwirtschaftlichen Kontext, ihre Agrarökologie, ist kaum erforscht und noch wenig verstanden.“ Es sei erstaunlich, wie wenig über die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen bekannt sei, die in einer dichten Gemeinschaft unter praxisnahen Anbaubedingungen wachsen.

Das Forschungsteam untersuchte Verhaltensweisen, die die Fitness einzelner Pflanzen fördern. Dazu zählen etwa bestimmte Wuchsformen. Dabei stellte sich heraus, dass so mancher Effekt, der der Einzelpflanze nützt, der Leistung der gesamten Pflanzengemeinschaft schadet, wie die Fachleute im Journal Plant, Cell & Environment berichten.

Lichtmangel verlangt nach kooperativen Pflanzen

Ein besonderes Augenmerk richteten die Forschenden auf die Verschattung. So konnte das Team zeigen, dass simulierter Schatten bei den Pflanzen Merkmale hervorbringt, die die Gemeinschaftsleistung der Pflanzen auf dem Feld gut erklären können. „Durch die Simulation der Beschattung können wir uns den Bedingungen annähern, die Pflanzen in dichten Beständen auf dem Feld vorfinden, was für die Untersuchung und Auswahl von Pflanzen für höhere Getreideerträge hilfreich sein kann“, erläutert Guy Golan, Erstautor der Studie. Demnach seien kooperative Verhaltensweisen und sehr fruchtbare Blütenstände in einer lichtbegrenzten oder schattigen Umgebung für eine ertragreiche Getreidepflanzengemeinschaft am wichtigsten.

Agrarökologische Genetik für feldoptimierte Hochleistungssorten

„Die Anwendung eines agrarökologischen Genetikansatzes kann den gemeinschaftlichen Ertrag optimieren, indem die Pflanzen besser an ihre Umwelt angepasst werden, entweder als Monokultur oder als Mischung“, resümiert Schnurbusch. Für die Züchtung von Hochleistungssorten könnte das vor allem bedeuten, mit simuliertem Schatten zu arbeiten, um jene Pflanzen zu identifizieren, die unter Feldbedingungen die beste Gemeinschaftsleistung erbringen.

bl