Genetische Innovationen für die Landwirtschaft: Pflanzenzüchtung durch Umweltanpassung und Datenintegration optimieren

BerlinDie Wechselwirkungen zwischen Genetik, Eigenschaften und Umweltbedingungen zu verstehen, ist entscheidend für die Verbesserung von Nutzpflanzen. Mit diesem Wissen können Wissenschaftler widerstandsfähigere und ertragreichere Pflanzen züchten. Forscher, darunter Jianming Yu von der Iowa State University, haben untersucht, wie Pflanzen mit identischer genetischer Ausstattung in unterschiedlichen Umgebungen unterschiedliche Verhaltensweisen zeigen können, ein Phänomen, das als phänotypische Plastizität bekannt ist. Diese Untersuchungen tragen zur Verbesserung der Pflanzenzucht bei.

Das neue System stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Untersuchung von Nutzpflanzen dar. Es kombiniert genetische Informationen, Merkmalsaufzeichnungen und Wetterdaten, um 19 Merkmale von Maispflanzen in verschiedenen Umgebungen zu analysieren. Dieses System unterstützt bei der Auswahl und Verbesserung von Pflanzensorten.

Berücksichtigung einer Vielzahl genetischer Marker, darunter über 20 Millionen in dieser Studie. Analysiert historische Wetterdaten in Verbindung mit Pflanzeneigenschaften. Bietet prädiktive Erkenntnisse über Merkmale wie Blütezeit in neuen Umgebungen. Liefert Richtlinien zur Auswahl von Merkmalen, die Ertrag und Widerstandsfähigkeit steigern.

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Diese Methode verbessert die Fähigkeit, das Wachstum von Pflanzen vorherzusagen. Das Team konnte mit über 90 % Genauigkeit vorhersagen, wann Pflanzen blühen, selbst bei neuen Pflanzentypen und unter verschiedenen Wachstumsbedingungen. Dies unterstreicht den Wert der Nutzung von komplexen Daten. Auch wenn die Vorhersagen für andere Merkmale, wie die Pflanzengestalt, weniger präzise waren, stellt die Methode einen bedeutenden Fortschritt im Vergleich zu traditionellen Zuchtmethoden dar, die die Umgebung in der Regel vernachlässigen, weil sie schwer zu messen ist.

Die Eingabe ihrer Ergebnisse in die MaizeGDB-Datenbank ermöglicht es Wissenschaftler*innen, leichter zusammenzuarbeiten. Der Zugang zu diesen umfangreichen Datensätzen fördert nicht nur den Fortschritt in der Maisforschung, sondern auch bei anderen Nutzpflanzen. Angesichts der durch den Klimawandel bedingten Herausforderungen in der Landwirtschaft sind diese Fortschritte von großer Bedeutung.

Yu's Forschung hat praktische Vorteile, die über das akademische Interesse hinausgehen. Sie bietet Möglichkeiten zur Verbesserung von Nutzpflanzen im großen Maßstab. Große Zuchtunternehmen haben bereits Interesse an diesen Methoden gezeigt. Forscher können die in natürlichen Feldbedingungen auftretenden Herausforderungen direkt angehen, was zu besseren Strategien zur Steigerung der Produktivität und Nachhaltigkeit führt. Dieser neue Ansatz in der Pflanzenforschung unterstreicht die Notwendigkeit, die Umwelt umfassend zu berücksichtigen, und liefert ein entscheidendes Werkzeug für den zukünftigen Erfolg in der Landwirtschaft.