GWECAs
Identifikation von Resistenzgenen für die Pflanzenzüchtung im Klimawandel mit genomweiten epidemiologisch-klimatischen Analysen
Der Klimawandel fordert die Landwirtschaft zunehmend heraus. Mit genomweiten epiodemiologischen klimatischen Analysen (GWECAs) nimmt das Projekt in den Blick, wie die Gene, Krankheitserreger und das Klima zusammenspielen. Damit tragen die Forschenden dazu bei, die Landwirtschaft resistenter gegenüber klimatischen Veränderungen zu machen.
Beteiligte: Prof. Aurélien Tellier (TUM), Prof. Franziska Wespel (HSWT), Dr. Markus Herz (LfL), Manuel Spannagl (Helmholtz Zentrum)
Laufzeit: 01.01.2024 – 31.12.2025
Hintergrund
Es gibt inzwischen ausreichend Belege für verheerende Epidemien bei Nutzpflanzen (Ug99 Getreideschwarzrost), Nutztieren (H5N1 Vogelgrippe) und Menschen (Covid-19). Infektionskrankheiten bei Nutzpflanzen und Nutztieren stellen eine erhebliche Belastung für die Landwirtschaft dar, da sie sowohl direkte Auswirkungen auf die Erträge bzw. Produktionsverluste als auch indirekte Auswirkungen wie Qualitätseinbußen haben. Der Klimawandel und der globale Handel erhöhen die Wahrscheinlichkeit verheerender Epidemien und damit die Unvorhersehbarkeit von Produktion und Erträgen, weil
- steigende Temperaturen die geografische Reichweite von Infektionskrankheiten und die Schwere von Epidemien erhöhen,
- Erregerstämme leicht zwischen Orten mit günstigen Umweltbedingungen für Epidemien reisen und
- neue Epidemien aufgrund der zunehmenden Häufigkeit von Wirtssprüngen entstehen.
Die moderne Züchtung auf Krankheitsresistenz bei Nutzpflanzen oder Nutztieren ist ein Wettrüsten mit den Krankheitserregern. Zusätzlich beschleunigt und kompliziert wird dies durch den Klimawandel. Wie anfällig gegenüber Erregern Nutzpflanzen oder Nutztiere sind und wie schwer Epidemien verlaufen, hängt von den Genen des Wirts sowie des Krankheitserregers und dem Klima- und Umweltkontext ab. Dieses Zusammenspiel wird GxGxE-Interaktion genannt.
Neue Resistenzgene müssen gefunden werden um die Resistenz von Nutzpflanzen und -tieren gegen Epidemien zu erhöhen. Um resistente Genotypen räumlich und zeitlich optimal in der Agrarlandschaft einzusetzen, müssen außerdem die Auswirkungen der genetischen Vielfalt der Krankheitserreger und des Klimawandels auf die GxGxE-Wechselwirkungen quantifiziert und vorhergesagt werden. Genomweite epidemiologische klimatische Analysen (GWECAs) helfen, das Zusammenspiel von Genetik, Krankheitsmustern und Klima zu verstehen. Dies ist essenziell, um Resistenzstrategien gegen Krankheiten unter sich wandelnden Umweltbedingungen zu entwickeln. Sie ermöglichen präzise Vorhersagen und Anpassungen in der Landwirtschaft, um den Herausforderungen des Klimawandels effektiv zu begegnen.
Ziele
In dem Projekt werden drei Ziele verfolgt:
- Entwicklung eines neuartigen GWECA-Frameworks zur Entdeckung neuer Resistenzgene in Nutzpflanzen sowie zur Identifizierung der Erregergene für die Infektiosität und zur Bewertung und Vorhersage des Umwelteinflusses, insbesondere des Klimas, auf das Auftreten und den Schweregrad lokaler Epidemien,
- Gewinnung von Genomdaten von Sommergerste und Fusarium sp. aus verschiedenen Feldversuchen in Bayern als Nachweis für die Anwendung unserer GWECA-Methode,
- Aufbau eines bayerischen und europäischen Netzwerks von interessierten Forschern und Züchtern, um die Methode weiterzuentwickeln und das GWECA-Schema zur Entdeckung neuer Gene und in der Züchtung verschiedener Hauptkulturpflanzen (Gerste, Weizen, Mais) und Nutztieren (Geflügel, Rinder, Schweine) umzusetzen.
Als Pilotprojekt und Proof of Concept für Genome-Wide-Epidemiological-Climatic-Analysen (GWECAs) wird sich das Expertenteam auf Sommergerste und toxinbildende Fusarium-Pilzerreger konzentrieren.