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- Zu Gast am IAPN: Dr. Renata Callegari Ferrari
Dr. Renata Callegari Ferrari. (Foto: IAPN)
Seit Anfang September 2022 arbeitet Dr. Renata Callegari Ferrari aus Brasilien als Gastwissenschaftlerin am IAPN. Ihre Promotion im Bereich Pflanzenphysiologie hatte sie 2021 abgeschlossen; die Doktorarbeit wurde in Brasilien mit dem „Highlight Recognition“-Preis der São Paulo Universität (USP) ausgezeichnet. Nun forscht Renata Callegari Ferrari zum Thema „Mineralstoffversorgung, Stress und Photosynthese: Kann eine Kaliumergänzung bei trockengestresster Gerste eine Verringerung der Mesophyll-Leitfähigkeit verhindern?“ Für ihren Forschungsaufenthalt an der Universität Göttingen erhielt sie ein Georg Forster-Stipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung für die Dauer von zwei Jahren.
In Brasilien sind bedeutende Wirtschaftsbereiche von Wasserknappheit betroffen. Andere Länder weltweit mit ungünstigen klimatischen Bedingungen produzieren verbreitet Gerste (Hordeum vulgare L.); Brasilien jedoch baut gegenwärtig noch eher geringe Mengen dieses Getreides an. Obwohl Bier das am meisten konsumierte Getränk in dem Land ist, wird nach Angaben der brasilianischen Agrarforschungsgesellschaft Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) ein bedeutender Prozentsatz der brasilianischen Nachfrage an Malz durch den Einsatz importierter Gerste gedeckt. Daher ist die Entwicklung von Strategien zur Verbesserung der Gerstenproduktion im Land von großem Interesse.
Für Nutzpflanzen, die eine knappe Wasserversorgung tolerieren müssen, wurde eine ergänzende Kalium-Versorgung empfohlen, um die Folgen von Trockenstress zu lindern. Kalium (K) unterstützt das vegetative Wachstum und kann Ertragsverluste im Anbau von Gerste reduzieren, wie z. B. Feldversuche von Andersen et al. (1991) gezeigt haben. Diese Reaktionen stehen vermutlich in Verbindung mit der Eigenschaft von K, i) die Wasserspeicherung von Böden zu verbessern, ii) zur verbesserten Regulation der Spaltöffnungen (Schließzellen) von Pflanzen beizutragen sowie iii) den Wasserverlust aufgrund von Transpiration zu begrenzen. K kann somit zu einer verbesserten Wassernutzungseffizienz (WUE) der gesamten Pflanze beitragen. Die Mechanismen hinter diesen Befunden sind jedoch noch nicht vollständig erforscht.
Die Mesophyll-Leitfähigkeit (gm), verstanden als die Diffusionsleitfähigkeit im Inneren des Blattes, wird als ein möglicher Ansatzpunkt zur Verbesserung der WUE betrachtet, wenn es darum geht, nachhaltigere landwirtschaftliche Anbausysteme zu entwickeln. Es wurde gezeigt, dass K-Mangel die Mesophyll-Leitfähigkeit in Sonnenblumen reduziert, was zu einer geringeren Verfügbarkeit von Kohlendioxid (CO2) für die Kohlenstoffbindung in den Chloroplasten führt, wie in früheren Forschungsergebnissen am IAPN berichtet wird. Angesichts ihrer Plastizität und ihres Einflusses auf die Photosynthese, aber auch aufgrund ihrer genetischen und biochemischen Komponenten, birgt die Mesophyll-Leitfähigkeit ein vielversprechendes Potential, zur Verbesserung der Pflanzenernährung und bei Pflanzenzuchtprogrammen beizutragen.
Das Forschungsprojekt von Dr. Renata Callegari Ferrari wird zusammen mit Professor Dr. Klaus Dittert und Dr. Tino Kreszies von der Abteilung Pflanzenernährung und Ertragsphysiologie am Department für Nutzpflanzenwissenschaften der Universität Göttingen entwickelt. Ziel des Vorhabens ist es, die Zusammenhänge von K-Verfügbarkeit bei Gerste unter Trockenstress mit Veränderungen in der Mesophyll-Leitfähigkeit intensiv zu untersuchen. Geplant ist, ein Profil der physiologischen und transkriptionellen Veränderungen zu erstellen, die in Gerstenblättern unter kombiniertem Nährstoff- und Trockenstress entstehen, dabei liegt ein Schwerpunkt bei der Mesophyll-Leitfähigkeit. Die Forschungsergebnisse sollen dazu beitragen, einfache und neue Strategien für die Pflanzenzucht und die Pflanzenernährung zu entwickeln, die die Erträge verbessern können – insbesondere vor dem Hintergrund des Klimawandels und der damit verbundenen Häufung von Trockenperioden, die nicht nur für die brasilianische, sondern auch für die deutsche landwirtschaftliche Praxis zunehmend von Bedeutung sind.
