Reaktionen von Gerstegenotypen auf erhöhte CO2-Konzentrationen

Hintergrund und Zielsetzung

Bei weiter steigender CO₂-Konzentration in der Atmosphäre stellt sich die Frage, wie sich die „Ressource CO₂“ für Kulturpflanzen zukünftig gezielter als bisher nutzen lässt bzw. unter welchen Bedingungen dies möglich ist. Feldversuche zur systematischen Überprüfung der Reaktionsbreite bei Gerste auf erhöhte CO₂-Konzentrationen liegen allerdings derzeit noch nicht vor. Offen ist auch, ob bzw. wie die phänotypischen Reaktionen genetisch unterlegt sind.

Unter Feldbedingungen untersuchen wir die Wachstums- und Ertragsreaktionen einer umfangreichen Gerstenpopulation (100 Genotypen), um Sorten mit maximaler CO₂-Reaktion zu identifizieren, und um daraus die Grundlagen für eine züchterische Optimierung  der CO₂-Einbindung unter zukünftigen Klimabedingungen zu schaffen.

Vorgehensweise

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz des JKI und vier Züchtungsunternehmen untersuchen wir in Feld-Expositionskammern über drei Jahre die relativen Wachstums- und Ertragsreaktionen von 100 diversen Genotypen von Wintergerste auf einen erhöhten CO₂-Gehalt in der Atmosphäre. An die Phänotypisierung schließen sich genetische Assoziationsanalysen zur Identifizierung von Genomregionen mit Beteiligung an der Variation in der CO₂-Ausnutzung an.

Ergebnisse

Die bisherige Auswertung ergab, dass sich die Genotypen im Hinblick auf Wachstum und Kornertrag signifikant in ihren Reaktionen auf das erhöhte CO₂-Angebot unterscheiden, wobei die sechszeiligen Genotypen deutlich stärker reagieren als die zweizeiligen. Für die relativen Zuwächse konnten signifikante Assoziationen mit SNP Markern des 9k Barley ISelect Illumina Infinium HD SNP Chip nachgewiesen werden. Durch die Re-Sequenzierung von Kandidatengenen ließen sich allelische Unterschiede in hypothetisch CO₂-responsiven Genen nachweisen. Die Ergebnisse werden in weiteren Assoziationsstudien eingesetzt.