Untersuchungen des Kartoffel-Mikrobioms für die Entwicklung nachhaltiger Züchtungs- und Produktionsstrategien

Die Ergebnisse des ERA-NET Projekts „PotatoMETAbiome“ haben zur Entwicklung nachhaltiger Formen des Kartoffelanbaus beitragen, die derzeit weitgehend auf einem hohen Anteil an Düngemitteln, Pestiziden und Wasser beruhen, indem neue Einblicke in die Funktionen des Bodenmikrobioms und Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Mikroben gewonnen wurden.

Um einen nachhaltigen Kartoffelanbau zu ermöglichen, ist es förderlich Pflanzen als Meta-Organismen zu betrachten, die vielerlei Interaktionen mit ihrem Mikrobiom eingehen. Im Projekt wurden neue Einblicke in die Interaktion der Kartoffelpflanze mit dem Bodenmikrobiom gewonnen und deren Rolle im Zusammenhang mit unterschiedlichen Kartoffelkultivaren mit unterschiedlicher Anfälligkeit für (a)biotischen Stress untersucht. Darüber hinaus wurden wichtige mikrobielle Stämme untersucht, welche sich positiv bei widrigen Verhältnissen auswirken. Die daraus resultierenden Ergebnisse wurden in Feldversuchen untersucht, um ihre Einsetzbarkeit unter realen Bedingungen zu verifizieren. Die gewonnenen Ergebnisse werden die Entwicklung eines nachhaltigen Kartoffelanbaus in den wichtigsten europäischen Anbaugebieten fördern. Dieser Ansatz könnte auch Auswirkungen auf künftige Züchtungsstrategien haben und die Widerstandsfähigkeit von Kartoffeln gegen Umweltprobleme im Zusammenhang mit dem Klimawandel verbessern. Insbesondere die Entwicklung von Pflanzen mit optimaler Bodenbearbeitung (verbesserte Wurzelbiomasse) und Mikrobiom-Akquirierung wird die Auswirkungen abiotischer Belastungen wie Trockenheit sowie biotischer Belastungen durch Krankheitserreger verringern. Zusätzlich verbessern diese Eigenschaften die Ressourcennutzungseffizienz der Pflanze durch Wechselwirkungen mit nützlichen Mikroben. Diese Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Kartoffeln wird zu einem Rückgang des Einsatzes von Düngemitteln und Pestiziden führen, wodurch der ökologische Fußabdruck der Kartoffelproduktion verringert werden könnte. Im abgeschlossenen Projekt wurden mikrobielle Konsortien mittels moderner Hochdurchsatzsequenzierungen von Pflanzenproben evaluiert um ihren Einsatz anschließend zu optimieren. Dazu wurden bioinformatische Analysen basierend auf neuesten Verfahren durchgeführt und die aus Feldversuchen erhaltenen Daten unter Verwendung von geeigneten Statistikverfahren korreliert. Daraus wurden Daten gewonnen, die dazu genutzt werden können um nachhaltige Anwendungen für den Kartoffelanbau weiter zu verbessern.