Der Einsatz von Biodiversität anstelle von Pestiziden kann Schäden durch Insekten reduzieren …

Pflanzen interagieren wie Menschen mit den Individuen in ihrer Umgebung. Wenn die Menschen in Ihrem Umfeld anfälliger für Infektionen sind, steigt Ihr eigenes Infektionsrisiko und umgekehrt gilt das Gleiche für Pflanzen. Wenn verschiedene Gene derselben Pflanzenart gemischt und zusammen angebaut werden, sind einige Kombinationen resistenter gegen Schädlinge und Krankheiten. Dieser positive Biodiversitätseffekt wird als Kopplungsresistenz bezeichnet.

Eine der großen Herausforderungen der modernen Gesellschaft besteht darin, Ernährungssicherheit mit Umweltschutz und Biodiversität in Einklang zu bringen. Schädlinge stellen eine ernsthafte Bedrohung für Nutzpflanzen dar, weshalb chemische Mittel wie Pestizide in der landwirtschaftlichen Produktion wichtig sind. Allerdings können Pestizide die Artenvielfalt der Insekten verringern.

Die Frage ist also: Welche Kombinationen von Pflanzengenotypen sollten zusammen angebaut werden, um Schädlingen und Krankheiten wirksam zu widerstehen? Wenn zwei Genotypen aus insgesamt 199 Genotypen ausgewählt werden, können 19.701 mögliche Kombinationen generiert werden. Forscher der Universität Zürich haben nun neue Methoden zur Genomvorhersage entwickelt, die physikalische Modelle verwenden, um Interaktionen zwischen Individuen auf genetischer Ebene zu analysieren.

Bislang gab es keine Methode, um zu analysieren, welche Genombereiche Interaktionen wie beispielsweise die Resistenzverknüpfung zwischen benachbarten Pflanzenindividuen unterstützen. Daher entwickelte das Forschungsteam eine neue Analysemethode namens Neighbor GWAS.

Bei dieser Methode wird ein in der Physik verwendetes Modell zur Analyse der Wechselwirkungen zwischen benachbarten Pflanzenindividuen verwendet. Auf Grundlage der Ergebnisse von Feldversuchen wird der Schaden beurteilt, der durch Herbivorie entsteht, wenn Individuen mit einer bestimmten genetischen DNA-Sequenz nebeneinander platziert werden.

Die Analyse mit der neuen Methode ergab, dass viele Gene an Interaktionen mit Individuen in der Umgebung beteiligt sind. Mithilfe maschinellen Lernens konnten die Forscher Schäden durch Pflanzenfresser vorhersagen und vorteilhafte Genotypkombinationen identifizieren, für die eine Resistenz vorhergesagt wird.

Das Team führte über zwei Jahre hinweg ein weiteres groß angelegtes Feldexperiment durch und züchtete dabei etwa 2.000 einzelne Pflanzen in Genotyppaaren mit drei verschiedenen vorhergesagten Graden verknüpfter Resistenz. Die Ergebnisse dieses Experiments zeigten, dass die Mischung zweier Genotypen den Fraßschaden im Vergleich zum Anbau eines einzelnen Genotyps um 24,8 % und um 22,7 % reduzierte, und zwar für die höchste bzw. zweithöchste Resistenzstufe.

Quelle: https://www.mard.gov.vn/Pages/su-dung-da-dang-bi-hoc-thay-vi-thuoc-tru-sau-co-the-lam-thiet-hai-tu-con-trung--.aspx