Nutzung der Interaktion von Kartoffelpflanzen mit ihrem Mikrobiom für die Entwicklung von nachhaltigen Züchtung- und Produktionsstrategien

• Antragsteller: Dr. Joachim Kopka, seit 9/2020; Professor Dr. Michael Schloter
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420528765

Konventionelle Landwirtschaft basiert hauptsächlich auf der Verwendung von Düngemitteln und Pestiziden. Dabei werden Pflanzen als unabhängige Organismen angesehen, während der Beitrag von Mikroorganismen im Boden zur Nährstoffversorgung und Pathogenabwehr ignoriert wird. Die Praxis hat zu Nutzpflanzen mit geringer Nährstoffeffizienz, zu Grundwasserverschmutzung und Bodenerosion geführt. Große Mengen an Düngemitteln und Pestiziden haben dabei nützliche Mikroorganismen verdrängt. Deren potentielle positive Effekte auf Pflanzen wurden durch spezialisierte synthetische Substanzen zum direkten Schutz von Pflanzen redundant gemacht und sind in der Züchtung von Nutzpflanzen nicht berücksichtigt worden.Das Konzept des hier beantragten Projektes beruht darauf, dass Pflanzen unter natürlichen Bedingungen mit nützlichen Mikroorganismen interagieren und daher weniger auf synthetische Düngemittel und Pestiziden angewiesen sind. Zum Beispiel sollten Kultivare mit grösserer Wurzelmasse und Exudation von organischen Verbindungen effizienter Mikroorganismen rekrutieren können. Eine höhere Diversität an Mikroorganismen sollte es daher Pflanzen erlauben, Mikrobiome besser zur Nähestoffaufnahme, zur Pathogenabwehr und Stressresistenz zu nutzen. Gleichzeitig würde die geringere Notwendigkeit zur Verwendung von Dünger und Pestiziden die Grundwasserverschmutzung verringern. Dieser Ansatz wird besondern für den Kartoffelanbau nützlich sein, da viele Kultivare ein unterentwickeltes Wurzelsystem haben und anfällig gegen Schädlinge und Umwelteinflüsse wie den globalen Klimawandel sind.PotatoMETAbiome will Kartoffelkultivare identifizieren, die effektiv mit dem Bodenmikrobiom interagieren und dadurch unabhängiger von Dünger und Pestiziden werden. Gleichzeitig sollen diese Kultivare gute Erträge sowohl unter optimalen Bedingungen, als auch unter biotischem (Pathogene) und abiotischem Stress (Trockenheit) erbringen. An Kultivieren, die stark mit ihrem Mikrobiom interagieren sollen genetische Analysen sowohl an den Mikroorganismen als auch an den Pflanzen durchgeführt werden. Dadurch sollen Mechanismen identifiziert werden, die es Pflanzen erlauben, ein optimales Mikrobiom zu rekrutieren. Zusätzlich sollen genetische Marker für die Züchtung von Kartoffelsorten entwickelt werden, die eine hohe Kompetenz für die Interaktion mit nützlichen Mikroorganismen haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, Irland, Niederlande, Österreich, Polen
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Eleonore Atard; Professorin Dr. Gabriele Berg; Professorin Dr. Joana Falcao-Salles; Professorin Dr. Magdalena Frac; Dr. Mariusz Maciejczak; Dr. Achim Schmalenberger; Dr. Krzysztof Treder
• Ehemaliger Antragsteller: Privatdozent Dr. Dirk Hincha, bis 9/2020 (†)