Gerste zählt weltweit zu den wichtigsten Getreidearten. Wie andere Nahrungspflanzen leidet jedoch auch Gerste unter zunehmend höheren Temperaturen. Wie sich diese wichtige Kulturpflanze besser gegen Hitzestress wappnen kann, zeigt nun ein Forschungsteam der Universität Potsdam und des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben. Im Rahmen einer Studie liefern die Forschenden innovative Ansätze, um die Hitzetoleranz der Pflanze weiter zu stärken und so deren Produktivität zu sichern.

Wie die Forschungsgruppe in der Fachzeitschrift Nature Communications berichtet, kann man Gerste auf Hitzestress vorbereiten, in dem die Pflanze „anfänglich einem geringfügigen Stresslevel“ ausgesetzt wird. Dieser als Priming bekannte Prozess erzeugt demnach ein „Gedächtnis“ des erlebten Stresszustands, wodurch Pflanzen bei späteren Stressereignissen effizienter reagieren können, heißt es.

Hitzestress-Gedächtnis von zwei Proteinen gesteuert

Im Rahmen der Studie konnten die Forschenden zeigen, wie zwei zentrale Proteine das sogenannte Hitzestress-Gedächtnis in der Gerste steuern, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen. „Unsere Forschung bietet eine vielversprechende Basis für die Entwicklung hitzeresistenterer Getreidesorten und könnte wesentlich zur Stabilität der Landwirtschaft in gemäßigten Klimazonen beitragen“, so Isabel Bäurle vom Institut für Biochemie und Biologie der Universität Potsdam.

Die Studie verdeutlicht aber auch, dass das Fehlen der beiden Proteine die hitzebedingten Genreaktionen schwächt, während eine höhere Konzentration die Pflanzen in einen dauerhaften „Alarmzustand“ versetzt und damit einen positiven Effekt auf die Stressantwort hat. „Das Wissen um die Funktion der beiden Proteine eröffnet praktische Ansätze zur Verbesserung der Hitzetoleranz ohne nennenswerte Ertragseinbußen“, ergänzt Erstautor Loris Pratx.

Beitrag zur Pflanzenzüchtung

Aufbauend auf früheren Erkenntnissen aus Studien zur Modellpflanze Arabidopsis thaliana liefert die Arbeit einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung klimaresilienter Kulturpflanzen und zeigt, wie Grundlagenforschung konkrete Lösungen für die Landwirtschaft von morgen ermöglichen kann.

bb