Verständnis der Komplexität gleichzeitig auftretender Stressfaktoren

MultiStress FOR betreibt innovative Forschung zu Wechselwirkungen gleichzeitig auftretender multipler abiotischer und biotischer Stressfaktoren und deren Auswirkungen im Maisanbau. Diese Forschung hat das Potenzial, das mechanistische Verständnis multipler Stressinteraktionen auf Feldebene zu revolutionieren, und damit neue Ansätze in den Nutzpflanzenwissenschaften einzuführen.

Da die fortschreitende globale Erwärmung weltweit zunehmend zu multiplen Stresssituationen auf Ackerflächen führt, ist diese Forschung für Landwirt:innen wie für Vebraucher:innen von höchster Relevanz, da sie dazu beiträgt, die möglichen massiven Ertragsverluste zu minimieren, indem sie erforderliche Informationen für die Züchtung multistress-resilienter tropischer und temperater Maisvarietäten liefert. Damit leistet sie einen maßgeblichen Beitrag, um den drängenden Herausforderungen der globalen Ernährungssicherung und des Klimawandels zu begegnen. Um einige der zentralen Wissenslücken zu schließen, führen wir ein koordiniertes Forschungsprogramm durch, in dem wir untersuchen, wie sich die kombinierten Effekte von Trockenstress und Stickstoffmangel zusammen mit der Blattkrankheit Setosphaeria turcica sowie dem Stängelbohrer unter Feldbedingungen auf Wachstum, Ertrag und Strohqualität von Mais auswirken. Zur Verbesserung unseres mechanistischen bzw. prozessbasierten Verständnisses dieser Wechselwirkungen – von der genetischen über die biochemische bis hin zur ökophysiologischen bzw. Feldebene – werden experimentelle Plattformen in Deutschland und Kenia eingerichtet, um systematische Feldversuche zu den multiplen Stressinteraktionen von Mais-Hybriden (unter Rain-Out Shelters, ROUTS) durchzuführen. Parallel dazu werden Diversitäts-Screenings sowie ergänzende Experimente unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt.

In den Zentralexperimenten (CE) werden sechs sorgfältig ausgewählte kommerzielle Mais-Hybride in den ROUTS in Deutschland (DE) und Kenia (KE) über drei Vegetationsperioden hinweg untersucht. Dies ermöglicht einen Vergleich der Stressreaktionen von Maishybriden aus gemäßigten und tropischen Klimazonen unter unterschiedlichen Umweltbedingungen. Die CE-Experimente werden durch Diversitäts-Screenings im Gewächshaus und im Feld ergänzt, um die Variabilität von Stressreaktions-Mechanismen in genetisch hochdiversen Maispopulationen zu erfassen. Dabei kommen Hochdurchsatz-Transkriptomik sowie Metabolomik zum Einsatz. Bei den untersuchten diversen Mais-Populationen handelt es sich um experimentelle Mais-Hybride, die von der FOR aus 2 x 300 (tropischen und temperaten) Inzuchtlinien entwickelt werden.