Inventur der Ahnen

Zum Schutz von wilden Genen

13.06.2019 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Um auch in Zukunft ertragreiche Getreidesorten zu erhalten, müssen die wilden Vorfahren unserer Nutzpflanzen geschützt werden. (Bildequelle: © Hans Braxmeier/Pixabay/CC0)
Um auch in Zukunft ertragreiche Getreidesorten zu erhalten, müssen die wilden Vorfahren unserer Nutzpflanzen geschützt werden. (Bildequelle: © Hans Braxmeier/Pixabay/CC0)

Wilde Pflanzenarten besitzen wertvolle Gene für die Züchtung von Nutzpflanzen. Um diese Gene besser und langfristig nutzen zu können, muss die Erhaltung dieser Ressourcen eine höhere Priorität bekommen, sagen Forscher. Eine neue Studie liefert konkrete Vorschläge.

Der Genpool einer Art bestimmt ihre biologische Fitness, also ihre Fähigkeit, auf Umweltveränderungen durch genetische Anpassung zu reagieren. Je größer der Genpool, desto höher die Chance, sich anzupassen. Bei Nutzpflanzen sieht die Sache etwas anders aus: Hier ist es der Mensch, der der Pflanze bestimmte genetische Eigenschaften mitgibt oder sie eliminiert. Allerdings kann der Mensch die Evolution nicht ersetzen: Um eine Art wirklich widerstandsfähig zu machen, muss sie auf einen ausreichend großen Genpool zurückgreifen können und der wird bei Nutzpflanzen durch züchterische Selektion immer kleiner.

Genbanken bewahren Pflanzenwissen

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Genetische Schätze: Perlhirse (Pennisetum glaucum) ist ein Getreide mit großer Trockentoleranz.

Genetische Schätze: Perlhirse (Pennisetum glaucum) ist ein Getreide mit großer Trockentoleranz.

Quelle: © Bishnu Sarangi/Pixabay/CC0

Helfen könnten hier die wilden Urahnen der Nutzpflanzen. Sie haben noch die nötige genetische Vielfalt, um besser mit neuen Schädlingsarten oder Klimaveränderungen klarzukommen. Leider sterben diese wilden Vorfahren zunehmend aus und mit ihr eine wichtige Gelegenheit, neue ertragreiche und zugleich widerstandsfähige Nutzpflanzen zu erzeugen.

Um die genetische Vielfalt vor dem Aussterben zu bewahren, werden die genetischen Ressourcen in Gendatenbanken aufbewahrt (ex-situ). Allerdings ist das nicht mehr als ein „Schnappschuss“ in der langen Linie der Evolution, denn Pflanzenarten verändern sich permanent. Sinnvoller wäre es, wenn man die Arten in ihrem natürlichen Umfeld (in-situ) erhalten würde. Doch von welchen Arten ist eigentlich die Rede?

Wo die wilden Ahnen wachsen

Im Rahmen einer globalen Inventur der Vorfahren unserer wichtigsten Nutzpflanzen identifizierten haben Forscher nun 1.261 sogenannte CWR-Wildpflanzenarten (Crop Wild Relatives) identifiziert. Diese sind mit 167 wichtigen Feldfrüchten verwandt und leben an den unterschiedlichsten Orten der Erde. Vor allem rund um das Mittelmeer, im Kaukasus, in Indochina, in Teilen der USA, in den Anden und im mittleren und östlichen Südamerika.

Anschließend berechneten die Forscher die zukünftige Verbreitung dieser Arten unter verschiedenen Klimawandel-Szenarios bis 2070. Dabei stellten sie fest, dass die meisten der Wildarten in ihrer Verbreitung zurückgehen werden, im Mittel um 20 Prozent.

Wo leben die wilden Vorfahren?

Als nächstes modellierten die Forscher die genetische Vielfalt der Wildformen innerhalb und außerhalb von Schutzgebieten. Das Ergebnis war, dass 70 Prozent der genetischen Vielfalt auf Schutzgebiete entfallen. Beeren waren mit 91,9 Prozent am höchsten vertreten. Allerdings verlieren die Arten bis 2070 durch den Klimawandel bis zu 31,2 Prozent ihrer genetischen Vielfalt.

Die höchste Verbreitung einzelner Wildarten in Schutzgebieten haben Coffea costatifructa (Kaffee), Ficus glareosa (Feige), Manihot alutacea (Cassava), Beta patula und Beta nana (Rote Bete). 35 Wildarten (2,5 Prozent) kommen dagegen nur außerhalb von Schutzgebieten vor, dazu gehören Pennisetum glaucum (Perlhirse), Prunus argentea (Mandel) und Prunus sibirica (Aprikose). Bis 2070 werden laut Modell nur zwei Arten ihre Verbreitung komplett verlieren: Vicia hyaeniscyamus (Wicke) und Zea perennis. Fünf weitere Arten werden über 80 Prozent ihres Verbreitungsgebietes verlieren, weitere 83 Arten über 50 Prozent.

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Die Forscher betonen, dass viele der Wildarten zwar in Schutzgebieten vorkommen, diese Gebiete aber oft nicht dem Schutz der genetischen Ressourcen dienen.

Die Forscher betonen, dass viele der Wildarten zwar in Schutzgebieten vorkommen, diese Gebiete aber oft nicht dem Schutz der genetischen Ressourcen dienen.

Quelle: © Rainer Sturm / pixelio.de

Rechnet man die Gebiete zusammen, in denen die meisten wilden Verwandten unserer Nutzpflanzenarten leben, kommt man auf eine Gesamtfläche von 2.000 Quadratkilometern. Die Schutzgebiete mit den höchsten Vorkommen liegen im Mittelmeerraum, in Ostasien und Südostasien sowie in den USA und Brasilien. Außerhalb von Schutzgebieten leben die meisten wilden Verwandten vor allem im Fruchtbaren Halbmond, in Afghanistan, Bolivien Armenien und Aserbaidschan.

Globales Netzwerk zum Schutz von Wildarten erforderlich

Die Forscher betonen, dass viele der Wildarten zwar in Schutzgebieten vorkommen, diese Gebiete aber oft nicht dem Schutz der genetischen Ressourcen dienen. Dazu bräuchte es entweder neue, speziell darauf ausgerichtete Schutzgebiete oder eine Anpassung der Managementpläne von bestehenden Gebieten. Aber auch die Möglichkeit der vereinfachten Unter-Schutz-Stellung von bereits beeinträchtigten Flächen (Brachen, Weg- und Straßenränder) auf freiwilliger Grundlage könnte helfen, da viele lokal vorkommende Gräser oder Leguminosen auf solchen Flächen wachsen.

Der Einfluss des Klimawandels auf Wildarten und die genetische Vielfalt erfordert es, speziell Wildarten gezielter in Gendatenbanken einzulagern, wo sie bisher noch unterrepräsentiert sind, so das Fazit der Studie. Dabei sollten vorrangig besonders gefährdete Arten wie Vicia hyaeniscyamus aufgenommen werden, empfehlen die Forscher. Am Ende bedarf es aber eines globalen Netzwerks zur Erhaltung der genetischen Ressourcen von Wildarten, das von der lokalen Ebene bis hin zu nationalen und internationalen Ebene operiert.

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