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

Wie Menschen interagieren Pflanzen mit ihren Mitmenschen. Sind die Menschen in ihrer Umgebung anfälliger für Infektionen, steigt auch das eigene Infektionsrisiko, und 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 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. Pestizide können jedoch die Insektenvielfalt 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 Methoden zur Genomvorhersage entwickelt. Mithilfe physikalischer Modelle können sie Interaktionen zwischen Individuen auf genetischer Ebene analysieren.

Bisher gab es keine Möglichkeit zu analysieren, welche Genomregionen Interaktionen wie Resistenzverknüpfungen 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 von Ergebnissen aus 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 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 einen weiteren groß angelegten Feldversuch durch und züchtete dabei rund 2.000 einzelne Pflanzen in Genotyppaaren mit drei verschiedenen prognostizierten 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