Durch die Nutzung der Biodiversität anstelle von Pestiziden können Schäden durch Insekten verringert werden …

Wie Menschen interagieren Pflanzen mit ihren Mitmenschen. Sind die Menschen in Ihrer Umgebung anfälliger für Infektionen, steigt auch Ihr eigenes Infektionsrisiko. Umgekehrt gilt das Gleiche für Pflanzen. Werden verschiedene Gene derselben Pflanzenart gemischt und gemeinsam angebaut, sind manche Kombinationen resistenter gegen Schädlinge und Krankheiten. Dieser positive Biodiversitätseffekt wird als verknüpfte Resistenz bezeichnet.

Eine der größten Herausforderungen für die moderne 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. Pestizide können jedoch die Artenvielfalt der Insekten verringern.

Die Frage ist also: Welche Kombinationen von Pflanzengenotypen sollten zusammen angebaut werden, um Schädlinge wirksam zu bekämpfen? Wählt man zwei Genotypen aus insgesamt 199 aus, ergeben sich 19.701 mögliche Kombinationen. Forschende der Universität Zürich haben nun neue genomische Vorhersagemethoden entwickelt, die physikalische Modelle nutzen, um Interaktionen zwischen Individuen auf genetischer Ebene zu analysieren.

Bislang gab es keine Möglichkeit zu analysieren, welche Genomregionen Interaktionen wie 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 der Grundlage der Ergebnisse von Feldversuchen wird der durch Herbivorie verursachte Schaden beurteilt, wenn Individuen mit einer bestimmten genetischen DNA-Sequenz nebeneinander platziert werden.

Die Analyse mit der neuen Methode ergab, dass viele Gene an Interaktionen mit benachbarten Individuen beteiligt waren. Mithilfe maschinellen Lernens konnten die Forscher Schäden durch Pflanzenfresser vorhersagen und vorteilhafte Genotypkombinationen mit vorhergesagter damit verbundener Resistenz identifizieren.

Das Team führte über zwei Jahre hinweg ein weiteres groß angelegtes Feldexperiment durch und züchtete dabei rund 2.000 einzelne Pflanzen in Genotyppaaren mit drei verschiedenen vorhergesagten Gelenkresistenzstufen. Die Ergebnisse dieses Experiments zeigten, dass die Mischung zweier Genotypen im Vergleich zum Anbau eines einzelnen Genotyps den Fraßschaden um 24,8 % bzw. 22,7 % reduzierte (bei der höchsten bzw. zweithöchsten Gelenkresistenzstufe).

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