Berichten zufolge ist es für die Nachhaltigkeit und Rentabilität der kanadischen Kartoffelproduktion von 4.5 Millionen Tonnen pro Jahr entscheidend, Landwirten zu helfen, Kartoffelsorten zu finden, die widerstandsfähiger gegen potenzielle Hitzewellen sind Portal Kartoffeln.news.
Dr. Xu-Qing Li, Forschungsstipendiatin für Landwirtschaft und Lebensmittel Kanada (AAFC) am Fredericton Research and Development Centre in New Brunswick, hat diesen Bedarf erkannt und seit Jahren Hitzestress bei Kartoffeln untersucht. 2018 brachte er seine Arbeit auf die nächste Stufe, indem er sich mit einem Team von Wissenschaftlern der University of New Brunswick und einer Reihe internationaler Mitarbeiter zusammenschloss, um die Reaktion von 55 verschiedenen Kartoffelsorten auf Hitzestress zu untersuchen, die erste groß angelegte Studie seiner Art.
Bei den meisten untersuchten Sorten reduzierte Hitzestress die Größe der Blätter, erhöhte jedoch die Spitzen und die Höhe der Pflanzen, während die Anzahl und das Gewicht der Knollen stark reduziert wurden. Diese Studie ermittelte auch, welche Sorten am hitzetolerantesten waren: Eramosa, Chieftain, AC Belmont und Superior.
Die Identifizierung dieser Sorten war ein wichtiger erster Schritt, aber selbst diese Kartoffeln schnitten in der Hitze nicht besonders gut ab, daher war klar, dass weitere Forschung erforderlich war. Im Jahr 2020 arbeitete Dr. Lee mit dem AAFC-Kollegen Dr. Benoît Bizimungu und Wissenschaftlern der Queen's University zusammen, um Forschungsarbeiten durchzuführen, die später mit dem American Journal of Potato Research ausgezeichnet wurden.
In ihrer Veröffentlichung „Einfluss der Frühreife auf die Hitzestressresistenz von XNUMX KartoffelsortenEs wurde betont, dass Kartoffelsorten, die für ihre frühe Reife auf dem Feld bekannt sind, genauso schnell wuchsen wie spätere, wenn sie Hitzestress im Gewächshaus ausgesetzt waren, d.h. die Hitze verlangsamte sogar ihren Reifungsprozess.
Die Studie von Dr. Lee und Kollegen versuchte, spezifische Kartoffelgene zu identifizieren, die helfen könnten, zu erklären, warum dies der Fall ist, und die Mechanismen, die bestimmen, ob eine Kartoffelsorte früh oder spät reift.
Hitzestress führt dazu, dass die Kartoffel reagiert, indem sie die Zeit ändert, die sie zum Reifen benötigt, und höhere Temperaturen verlangsamen sogar ihr Wachstum.
Im Anschluss an diese preisgekrönte Studie startete und leitete Dr. Lee ein neues Forschungsprojekt, um noch mehr zu erfahren und tiefer in die genomischen Mechanismen der Reaktion der Kartoffel auf Hitzestress einzutauchen. 2020 identifizierte er die Gene, die die hitzeinduzierte Keimung regulieren.
Kartoffeln, die in heißen, trockenen Sommern angebaut werden, weisen oft einen Defekt auf, der als „Vorerntekeimlinge“ oder „Hitzekeimlinge“ bezeichnet wird und die chemische Zusammensetzung der Knollen verändern und die Gesamtqualität und Marktfähigkeit der Kartoffel beeinträchtigen kann.
In dieser Studie wurde anhand von 18 verschiedenen Sorten untersucht, ob allein Hitzestressbedingungen die Ursache für problematische Sprossen sind. Das Projekt bestätigte, dass Hitze tatsächlich der Schuldige war und dass die natürliche Frühreife oder Verspätung der betreffenden Sorte nichts damit zu tun hatte, ob sie unter Stress keimte.
Um zu dieser Schlussfolgerung zu gelangen, untersuchten die Forscher um Dr. Li die Transkriptomreaktionen von hitzegestressten Kartoffeln. Die Transkriptomforschung umfasst die Untersuchung von Genen, Geninteraktionsnetzwerken und mRNA-Merkmalen einer Zelle, um zu sehen, wie sie sich verhalten, wenn sie mit Umweltfaktoren oder Krankheiten konfrontiert werden, was einen sehr tiefen und detaillierten Einblick in das Verhalten und die Funktion von Zellen ermöglicht.
Die Studie ergab, dass Gene, die mit der Ruhephase in Zusammenhang stehen, in hitzegestressten Kartoffeln ebenso herunterreguliert sind wie in hitzegestressten Kartoffeln nach der Ernte nach der Ernte nach der Ernte, was darauf hindeutet, dass der Stoffwechsel der Pflanzenhormone eine Schlüsselrolle bei der Keimung spielt. Diese Informationen werden sich als nützlich erweisen, wenn es um die genetische Verbesserung von Kartoffelsorten für Keimresistenz unter Hochtemperaturbedingungen geht.
„Was wir herausgefunden haben, wird Landwirten und Verarbeitern helfen, bessere Entscheidungen darüber zu treffen, wie hitzegestresste Kartoffeln gelagert und verarbeitet werden sollen“, sagt Xiu-Qing Li. „Dies ist eine Herausforderung, vor der Hersteller auf der ganzen Welt stehen, und es war großartig, zu unserem Verständnis des Problems beitragen und evidenzbasierte Empfehlungen geben zu können.“ Die Studie lieferte wichtige Einblicke in die Wahl der anzubauenden Kartoffelsorten, wie man die Lagerung und Verwendung von hitzegestressten Kartoffeln am besten plant und wie man in Zukunft hitzetolerante Sorten entwickeln kann.
Da der Klimawandel droht, noch heißeres und unberechenbareres Wetter zu bringen, schlägt Dr. Lee eine weitere Bewertung der Sorten während heißer Sommerbedingungen und die Weiterentwicklung umfassender Strategien zur Verringerung des Risikos von Hitzestress vor.
Diese Forschung ist ein unschätzbarer Beitrag zur Verringerung des Risikos der Kartoffelproduktion in Kanada und auf der ganzen Welt.