„Perlhirse ist eine Getreidepflanze, die dieselben oder sogar bessere Nährstoffe als Weizen mit höheren Mengen an Zink und Eisen enthält“, sagt Wolfram Weckwerth vom Department für Funktionelle und Evolutionäre Ökologie der Universität Wien. „Trotz seiner bemerkenswerten Eigenschaften ist sie jedoch eine nicht ausreichend genutzte Kulturpflanze“, fügt er hinzu.
Weckwerth hat sich in seinem Labor für Molekulare Systembiologie und des Wiener Metabolomics Center der Universität Wien gemeinsam mit einem internationalen Team von der Universität Oviedo (Spanien), des Nationalen Instituts für Biologie, Ljubljana (Slowenien), des IROST Instituts, Teheran (Iran) und des CEGSB-Teams ICRISAT (Indien) die im Vergleich zu anderen Nutzpflanzen überlegene Widerstandsfähigkeit der Perlhirse gegen Trockenheit und Hitzestress genauer angesehen.
„Wenn es um die Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen gegen Klimastressoren geht sind Wasserressourcen der entscheidende Parameter, aber auch Hitze während langer Dürreperioden. Darüber hinaus würde eine Zunahme der biologischen Vielfalt die Widerstandsfähigkeit landwirtschaftlicher Prozesse gegenüber diesen dramatischen Klimaveränderungen deutlich erhöhen“, so Weckwerth.
Perlhirse bietet hier also durch ihre höhere Beständigkeit gegen Hitze und Trockenheit eine spannende Alternative zu Weizen, Reis und Mais, und ist durch ihre Nährstoffe auch besonders gut für eine reichhaltige Ernährung geeignet, noch dazu bei niedrigerem Wasserverbrauch.
„Um diese alternativen Kulturpflanzen verfügbar zu machen, sind Forschungsprogramme und politische Anstrengungen erforderlich. Um die Ernährungssicherheit der Zukunft zu gewährleisten, ist es außerdem wichtig, sich nicht nur auf drei bis vier Hauptnahrungsmittel für die gesamte Welt zu fokussieren“, sagt Weckwerth.
Perlhirse als klima-smartes Getreide
„Fast 40% unserer täglichen Kalorien hängen von drei Getreidearten – Weizen, Reis und Mais – ab, die mehr Ressourcen erfordern als Perlhirse“, erklärt Palak Chaturvedi, Co-Leiterin der Studie. „Es ist an der Zeit, nach klima-smarten Kulturpflanzen zu suchen, und Perlhirse hat die volle Kapazität und die ernährungsphysiologischen Eigenschaften, die eine ‚intelligente‘ Kulturpflanze benötigt.“
Die Ergebnisse der Studie geben Aufschluss über die Prozesse der Widerstandsfähigkeit von Perlhirse gegen Trockenstress und können zur Züchtung von immer dürretoleranteren Sorten sowohl bei Perlhirse als auch bei Weizen dienen. Darüber hinaus bietet die Arbeit einen vergleichenden Überblick über photosynthetische C3– und C4-Proteine, die Biosynthese von Wachs als Trockenschutz für die Pflanze und sogenannte „stay green“ Effekte, die für das Überleben in rauen klimatischen Bedingungen unerlässlich sind.
Insbesondere die molekulare Analyse sei für das Verständnis dieser Prozesse zwischen dem Genom und der Korrelation mit den physiologischen Merkmalen wichtig, so Arindam Ghatak, Erstautor der Studie. Die modernen Pflanzenzüchtungen können nach den neuesten Studien nur 30 bis 40 Prozent der biologischen Vielfalt erklären. „Es gibt viele Prozesse, die durch Genominformationen nicht vorhersehbar sind, insbesondere die Proteintranslation und -aktivität, die für phänotypische Reaktionen und das Überleben der Pflanzen unter starkem Stress entscheidend sind.“
Publication in „Frontiers in Plant Science“:
Ghatak A, Chaturvedi P, Bachmann G, Valledor L, Ramšak Ž, Bazargani MM, Bajaj P, Jegadeesan S, Li W, Sun X, Gruden K, Varshney RK and Weckwerth W (2021) Physiological and Proteomic Signatures Reveal Mechanisms of Superior Drought Resilience in Pearl Millet Compared to Wheat. Front. Plant Sci. 11:600278. DOI: 10.3389/fpls.2020.600278
