Frühwarnsystem für schlechte Pflanzengesundheit
Der Klimawandel führt zu immer mehr Hitzewellen, Dürren und weiteren extremen Wetterereignissen, die allesamt die Ernten in Europa bedrohen. Pflanzenstress stellt ein großes Problem dar, da schlechte Pflanzengesundheit die landwirtschaftliche Produktivität beeinträchtigt. Auch Schädlinge und Krankheitsausbrüche treten immer häufiger auf, was die Bedrohungen noch verstärkt. Diese Situation hat erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen, da die Landwirtschaft von entscheidender Bedeutung für die Ernährungssicherheit und die Lebensgrundlagen ist. Für die Umwelt bedeutet Pflanzenstress einen Rückgang der biologischen Vielfalt, eine geringere Kohlenstoffbindung und eine verschärfte Bodenerosion, wodurch die Gesundheit der Ökosysteme beeinflusst wird. „Eine verstärkte Überwachung ist für die Unterstützung von EU-Initiativen zur Förderung einer nachhaltigen Landwirtschaft überaus wichtig“, erklärt Panagiotis Nikolaou Moschou, außerordentlicher Professor für Molekulare Pflanzenphysiologie am Forschungszentrum Foundation for Research & Technology - Hellas. Mit den derzeit üblichen Pflanzenüberwachungsmethoden, die sich häufig auf die Beobachtung von Veränderungen im Erscheinungsbild der Pflanzen stützen, sind physiologische Stresssituationen nicht ausreichend früh erkennbar, um korrigierend eingreifen zu können. Auch das Sammeln von Proben geschädigter Pflanzen und deren Analyse im Labor kann sich als zeitaufwändig erweisen. Die Forschenden des Projekts PANTHEON, das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanziert wurde, haben ein neues Verfahren zur Überwachung der Pflanzengesundheit entwickelt, bei dem Fernerkundung mit Spektroskopie kombiniert wird, wobei mit dieser Technik Veränderungen im elektromagnetischen Spektrum nachverfolgt werden. „Mit unserem Projekt verfolgen wir das Ziel, den Pflanzenschutz zu revolutionieren, indem Pflanzenstress früher erkannt wird“, sagt Moschou.
Neue Überwachungsverfahren
Die laborbasierte Forschung des Teams hat vielversprechende Zielsetzungen für die Pflanzenzüchtung ergeben, wobei bisher unterschätzte kleine Einheiten in Pflanzenzellen entdeckt wurden, die eine bemerkenswerte Fähigkeit zur schnellen Reaktion auf Umweltherausforderungen aufweisen. Diese bestehen sowohl aus Proteinen als auch aus RNS und zeigen spezifische Reaktionen auf verschiedene Stressbedingungen. „Diese bedeutende Entdeckung hat nicht nur unser Verständnis der pflanzlichen Stressreaktionsmechanismen vorangebracht, sondern war auch ausschlaggebend für die Sicherung der weiteren Finanzierung, einschließlich einer prestigeträchtigen Finanzhilfe des Europäischen Forschungsrats (ERC), die uns in die Lage versetzt, diese wichtige Forschung auszuweiten“, merkt Moschou an.
Ausbildung fortgeschrittener Forscherinnen und Forscher
Das Projekt PANTHEON verfügte auch über eine Bildungskomponente, die Entsendungen zwischen den Forschungseinrichtungen erleichterte. Diese Entsendungen boten den sich in einem fortgeschrittenen Stadium ihrer beruflichen Laufbahn befindenden Forschenden die Möglichkeit, verschiedene Forschungsumgebungen kennenzulernen. „Diese Erfahrungen haben sich als förderlich in Bezug auf die Verbesserung ihrer zukünftigen Berufsaussichten erwiesen, da mehrere Teilnehmende anschließend im Ausland eine Stelle im Forschungssektor erhielten“, berichtet Moschou. Die Praktika erweiterten den wissenschaftlichen Horizont der Forscherinnen und Forscher, förderten die internationale Zusammenarbeit und statteten die Fachkräfte mit den nötigen Kompetenzen und Netzwerken aus, um in einer wettbewerbsorientierten globalen Forschungslandschaft erfolgreich sein zu können. „Der Erfolg der Maßnahmen bei der Einführung von Forscherinnen und Forschern in internationale Karrieren unterstreicht ihre Wirkung auf die Entwicklung hochqualifizierter Fachleute in diesem Bereich“, fügt Moschou hinzu.
Frühwarnsystem zum Schutz zukünftiger Ernten in Europa
Das Team arbeitet nun an der Entwicklung eines Frühwarnsystems, das auf dem Feld Veränderungen der Pflanzengesundheit auf Zellebene aufspürt. Dadurch werden die landwirtschaftlichen Betriebe und Beratungsunternehmen in die Lage versetzt, rechtzeitig Maßnahmen zu ergreifen, etwa die Bewässerung anzupassen, gezielte Behandlungen durchzuführen oder andere Präventivmaßnahmen zu ergreifen, um die Auswirkungen von Stress auf die landwirtschaftlichen Erträge zu minimieren. „Zu guter Letzt wird dieser proaktive Ansatz für das Pflanzenmanagement zu einer größeren Ernährungssicherheit und wirtschaftlichen Stabilität im europäischen Agrarsektor beitragen“, bekräftigt Moschou.
Schlüsselbegriffe
PANTHEON, Pflanze, Gesundheit, Überwachung, Zellen, Frühwarnsystem, Nutzpflanzen, Ausbildung
