Forschende der Universität Zürich haben in Zusammenarbeit mit diversen japanischen Universitäten eine neue Methode entwickelt, um mögliche Interaktionen zwischen Pflanzenindividuen auf genetischer Ebene vorhersagen zu können. Wie die Universität informiert, führten die Forschenden zwei Jahre lang gross angelegte Feldversuche auf dem Campus Irchel der UZH sowie in Japan durch. Sie pflanzten insgesamt 6400 Individuen der Pflanze Arabidopsis thaliana (Acker Schmalwand) an, je rund 30 der 199 verschiedenen Genotypen von ihr, und zählten die Insekten auf ihnen.
Parallel untersuchten sie mit einer neuen Analysemethode, einem Computerverfahren, der die Wechselwirkung der Pflanzen auf Stufe des Genoms misst, wie der Schädlingsbefall durch die Kombination von nebeneinanderstehenden Individuen mit unterschiedlichem Genotyp beeinflusst wird.
Bis zu 25 Prozent Schädlingsreduktion
Die Analyse habe gezeigt, dass zahlreiche Gene an den Interaktionen mit den umliegenden Individuen beteiligt sind. Mithilfe maschinellen Lernens konnten die Wissenschaftler die Schäden von Pflanzenfressern voraussagen und vorteilhafte Kombinationen von Genotyp-Paaren identifizieren, die über eine sogenannte «assoziierte Resistenz» verfügen, wie die Uni weiterschreibt.
Im Rahmen eines zweiten zweijährigen Feldversuchs seien rund 2000 weitere Pflanzenindividuen mit jenen Genotypen angepflanzt worden, für die drei Stufen der assoziativen Resistenz vorhergesagt wurden. Die Resultate aus dem Feldversuch hätten gezeigt, dass die Mischung von zwei Genotypen die Schäden durch Pflanzenfresser bei der höchsten und zweithöchsten Stufe assoziativer Resistenz um 24,8 % bzw. 22,7 % verringert – im Vergleich zur Anpflanzung eines einzelnen Genotyps.
«Diese Studie ist ein Meilenstein in der Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Pflanzenindividuen. Sie zeigt, wie wichtig Biodiversität ist: Erstens kann die genetische Vielfalt der Kulturpflanzen selbst den Schädlingsbefall reduzieren. Zweitens tragen weniger Pestizide in der Landwirtschaft dazu bei, die biologische Vielfalt einschliesslich der Insekten zu erhalten», fasst Kentaro Shimizu, Direktor des Instituts für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften der Universität Zürich (UZH), zusammen.
