791.000 $ Zuschuss zur Förderung künftiger nematodenresistenter Sojabohnensorten
Pflanzenparasitische Nematoden verursachen jährlich weltweit landwirtschaftliche Verluste in Höhe von 160 Milliarden Dollar
Einer der größten Feinde der Landwirtschaft, der jedes Jahr weltweit Schäden in Höhe von schätzungsweise 160 Milliarden Dollar verursacht, ist ohne Mikroskop zu klein, um ihn zu sehen.
Caio Canella Vieira, Assistenzprofessor für Sojabohnenzüchtung an der landwirtschaftlichen Versuchsstation in Arkansas, leitet ein neues Projekt zur Entwicklung widerstandsfähiger Sojapflanzen und zur Verhinderung der Ausbreitung des südlichen Wurzelknöterichs auf den Feldern der Erzeuger.
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Ein neuer USDA-NIFA-Zuschuss unterstützt die Forschung zur Bildung von Resistenzen gegen den Südlichen Wurzelknotnematoden (SKRN) in Sojabohnen.
U of A System Division of Agriculture photo by Travis Faske
Pflanzenparasitäre Nematoden ernähren sich von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen an deren Wurzeln und verringern die Erträge und Gewinne der Erzeuger. In den USA verlieren Sojaproduzenten etwa 11 Prozent ihrer Ernte durch Sojakrankheiten, darunter der Südliche Wurzelknotnematode, Meloidogyne incognita oder SRKN, wie er allgemein genannt wird. Der Nematode bildet anormale Wucherungen - oder Knoten - in den Wurzeln von Sojabohnen, die die Wasser- und Nährstoffaufnahme stören und die Pflanzen quasi aushungern.
Nach Angaben des Crop Protection Network entstanden den US-Erzeugern im Jahr 2023 durch SRKN Schäden in Höhe von rund 172 Millionen US-Dollar. Mehr als die Hälfte dieser Schäden entstand in Arkansas, wo die Erzeuger rund 95 Millionen Dollar verloren.
Caio Canella Vieira, Forscher an der Arkansas Agricultural Experiment Station und Assistenzprofessor für Sojabohnenzüchtung, leitet ein neues Projekt zur Entwicklung widerstandsfähiger Sojapflanzen, um zu verhindern, dass SRKN auf den Feldern der Erzeuger Fuß fassen kann.
"Wir wollen Sojabohnenlinien entwickeln, die gegen diesen Krankheitserreger resistent sind, damit die Landwirte über wirksame Instrumente zum Umgang mit SRKN und zum Schutz ihrer Kulturen verfügen", so Vieira.
Vieira erhielt einen dreijährigen Zuschuss in Höhe von 791.000 US-Dollar vom National Institute of Food and Agriculture des US-Landwirtschaftsministeriums für die Durchführung dieser Forschungsarbeiten. Die Versuchsstation ist der Forschungszweig der Abteilung für Landwirtschaft der University of Arkansas System.
Auf dem Weg nach Norden
Die Sojapflanzen in den südlichen Bundesstaaten haben im Laufe der Zeit eine gewisse Resistenz gegen diese mikroskopisch kleinen Schädlinge entwickelt, so Vieira. In letzter Zeit sind diese Nematoden jedoch nach Norden in Gebiete vorgedrungen, in denen Sojapflanzen sehr anfällig sind.
"Aufgrund der veränderten Klimamuster und der Tatsache, dass die Landwirte frühere Pflanztermine wählen und früher reifende Sojabohnen verwenden, hat sich das Problem ausgeweitet", so Vieira. "In Illinois, Nord-Missouri und Indiana zum Beispiel tritt der Südliche Wurzelknöterich auf. Und das kann in den nächsten Jahren zu einer ernsthaften Bedrohung werden".
Der Südliche Wurzelknöterich ist nach dem Sojazystennematoden der zweitschädlichste Sojapathogen.
"In der Vergangenheit lag der Schwerpunkt der Forschung auf dem Sojabohnenzystennematoden, weil er im ganzen Land weiter verbreitet war. Doch jetzt, da sich der Südliche Wurzelknot ausbreitet, gewinnt er an Aufmerksamkeit", so Vieira.
Sojapflanzen, die vom Südlichen Wurzelknöterich befallen sind, zeigen ein verkümmertes Wachstum, welke und verfärbte Blätter sowie eine Verformung der Wurzeln. Diese Symptome können leicht mit abiotischem Stress, wie Trockenheit oder Nährstoffmangel, verwechselt werden, was zu Fehldiagnosen und ineffektiven Bewirtschaftungsstrategien führt. Vieira sagt, dass Landwirte Verluste erleiden können, ohne jemals irgendwelche Symptome zu sehen.
Der kurze Lebenszyklus und die hohe Vermehrungsrate der Nematoden machen das Management ebenfalls zu einer Herausforderung.
Die Wurzel des Problems
Standardbewirtschaftungsmethoden wie Fruchtfolge und chemische Behandlungen sind nur begrenzt wirksam gegen SRKN, so Vieira.
In der Fruchtfolge können die meisten blühenden Pflanzen noch Wirte für SRKN sein. Chemische Behandlungen können teuer sein, erfordern eine spezielle Ausrüstung und können giftig für die Umwelt sein. Vieira sagte, dass nur wenige Optionen verboten wurden und die verfügbaren Optionen nicht sehr effizient waren.
"Es gibt keine andere Möglichkeit, SRKN zu bekämpfen", sagte er. "Genetische Resistenz ist der nachhaltigste Ansatz, um das Problem in den Griff zu bekommen und die Sojaproduktion zu erhalten."
Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Ertragsverluste bei anfälligen Pflanzen 25 bis 30 Prozent höher sind als bei resistenten Pflanzen. Wenn der Befallsdruck extrem hoch ist, d. h. mehr Nematoden im Boden vorhanden sind, kommt es zu einem Totalverlust.
Doch diese früheren Studien hatten auch eine gute Nachricht.
"Genetische Resistenz wirkt wie eine 'Ernteversicherung'", sagte Vieira. "Wenn Nematoden vorhanden sind, schützen die resistenten Gene die Kulturpflanze. Wenn keine Nematoden vorhanden sind, bleibt der Ertrag unbeeinträchtigt.
Genetische 'Ernteversicherung'
Vieiras Forschung hat drei Hauptziele:
- Identifizierung des Sojabohnengens, das die Resistenz steuert.
- Suche und Identifizierung neuer genetischer Quellen und verschiedener Resistenzmodi.
- Entwicklung von Sojabohnenpopulationen mit verbesserter genetischer Resistenz durch Kombination mehrerer Resistenzquellen.
"Wir wissen, dass es ein Resistenzgen gibt, weil wir diese genomische Region bei den derzeitigen Züchtungsbemühungen für Sojabohnen verwenden, aber wir wissen nicht genau, um welches Gen es sich handelt", sagte Vieira. "Der erste Schritt wird darin bestehen, das ursächliche Gen zu finden, seine Funktion zu verstehen und herauszufinden, wie es mit dem Erreger interagiert.
Das Team wird Hunderte von genetisch unterschiedlichen Sojabohnenlinien weltweit untersuchen, um potenzielle neue Resistenzquellen zu identifizieren, unter anderem in China, Südamerika, Europa und Russland. Anschließend werden sie Sojabohnen-Zuchtpopulationen entwickeln, die verschiedene genetische Resistenzquellen kombinieren, um verbesserte Sojabohnensorten zu schaffen, die gegen den Südlichen Wurzelknollenwurm resistent sind.
"Das Ziel ist es, resistente und leistungsstarke Sojabohnenlinien zu entwickeln", sagte er. "Wir wollen unser Wissen über SRKN erweitern, aber auch konkrete Produkte entwickeln, die den Landwirten zum Anbau zur Verfügung stehen."
An diesem Projekt arbeiten Travis Faske, Pflanzenpathologe und Professor in der Abteilung für Landwirtschaft, Joanna Kud, Assistenzprofessorin in der Abteilung für Entomologie und Pflanzenpathologie, und Henry Nguyen, Professor für Pflanzengenetik und Biotechnologie an der Universität von Missouri, mit.
Diese Forschungsarbeit wird auch vom United Soybean Board, dem Mid-South Soybean Board und dem Arkansas Soybean Promotion Board unterstützt.
Dieser Zuschuss ist Teil der Forschungsinitiative für Landwirtschaft und Ernährung des USDA-NIFA. Die Projektnummer lautet 2024-67014-43275.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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