Der globale Temperaturanstieg verringert die Ertr\u00e4ge und die Qualit\u00e4t von Nutzpflanzen deutlich, und Gerste bleibt davon nicht verschont. Dieses Getreide, das f\u00fcr die Tierf\u00fctterung und die Bierherstellung unerl\u00e4sslich ist, sieht seine Entwicklung durch extreme Hitze beeintr\u00e4chtigt. Hitzewellen sch\u00e4digen die Zellmembranen, ver\u00e4ndern Proteine und erh\u00f6hen die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies, die f\u00fcr die Zellen sch\u00e4dlich sind. Diese St\u00f6rungen behindern die Photosynthese und die Fortpflanzung der Pflanze und f\u00fchren zu erheblichen Ertragsverlusten.<\/p>\n
Um Abhilfe zu schaffen, werden physiologische und molekulare Mechanismen untersucht. Auf physiologischer Seite erm\u00f6glicht die Optimierung des Aussaatzeitpunkts der Gerste, die Phasen intensiver Hitze w\u00e4hrend der kritischen Entwicklungsstadien wie Bl\u00fcte und Kornf\u00fcllung zu vermeiden. Eine angepasste Bew\u00e4sserung und ein strenges D\u00fcngemanagement helfen den Pflanzen ebenfalls, besser zu widerstehen, indem sie einen guten Hydrations- und N\u00e4hrstoffspiegel aufrechterhalten. Die Inokulation mit n\u00fctzlichen Pilzen und Bakterien st\u00e4rkt zudem die Toleranz der Gerste, indem sie das Wachstum f\u00f6rdert und das Abwehrsystem gegen Stress verbessert.<\/p>\n
Mikroorganismen, wie bestimmte St\u00e4mme von Bacillus, produzieren pflanzliche Hormone und binden Stickstoff, was die N\u00e4hrstoffaufnahme verbessert. Sie helfen auch, reaktive Sauerstoffspezies zu neutralisieren, die f\u00fcr ionische Ungleichgewichte in Pflanzen unter Hitzestress verantwortlich sind.<\/p>\n
Auf molekularer Ebene wurden bedeutende Fortschritte erzielt. Hitzetoleranz-Gene, die bei Modellpflanzen wie Arabidopsis identifiziert wurden, wurden in Gerste \u00fcbertragen. So wurde beispielsweise das Gen HvGST4<\/em>, das aus wildem Gerste stammt, in Arabidopsis \u00fcberexprimiert, was deren Toleranz nicht nur gegen\u00fcber Hitze, sondern auch gegen\u00fcber Trockenheit, Salz und K\u00e4lte verbessert. Dieses Gen f\u00f6rdert die Produktion von Glutathion, einem nat\u00fcrlichen Antioxidans, das die Zellen sch\u00fctzt. Ein weiteres Gen, TaHsfA6b<\/em>, das aus Weizen stammt, wurde durch Gen-Editing in Gerste integriert und st\u00e4rkt deren F\u00e4higkeit, hohe Temperaturen ohne Beeintr\u00e4chtigung ihrer normalen Eigenschaften zu ertragen.<\/p>\n Forscher haben zudem genetische Regionen identifiziert, die als QTL (Quantitative Trait Loci) bezeichnet werden und mit Hitzetoleranz in Verbindung stehen. Drei dieser Regionen wurden mit der Resistenz gegen Hitzestress bei 120 Gerstensorten in Verbindung gebracht, w\u00e4hrend zehn weitere sowohl die Resistenz als auch die Qualit\u00e4t der K\u00f6rner beeinflussen. Diese Entdeckungen erm\u00f6glichen die Selektion robusterer Sorten durch genomische Selektionstechniken, die die DNA analysieren, um die Leistung der Pflanzen vorherzusagen.<\/p>\n Auch die Geneditierung mit CRISPR, eine pr\u00e4zise Methode zur DNA-Modifikation, bietet vielversprechende Perspektiven. Sie erm\u00f6glicht die gezielte Ver\u00e4nderung spezifischer Gene, um die Hitzetoleranz von Gerste zu verbessern, ohne unerw\u00fcnschte Mutationen einzuf\u00fchren. Die so modifizierten Sorten produzieren mehr Hitzeschockproteine, die die Zellen bei Stress sch\u00fctzen.<\/p>\n Schlie\u00dflich helfen landwirtschaftliche Praktiken wie das Priming<\/em>, bei dem junge Pflanzen kurzzeitig moderater Hitze ausgesetzt werden, der Gerste, sp\u00e4ter h\u00f6here Temperaturen besser zu ertragen. Diese Technik aktiviert Abwehrmechanismen wie die Produktion antioxidativer Enzyme und sch\u00fctzender Proteine, die Zellsch\u00e4den begrenzen.<\/p>\n Diese Fortschritte, kombiniert mit einem optimalen Anbaumanagement, k\u00f6nnten es erm\u00f6glichen, die Gerstenproduktion trotz der globalen Erw\u00e4rmung zu erhalten oder sogar zu steigern. Die aktuellen Verluste, die in einigen Regionen bei Hitzewellen bis zu 50 % betragen k\u00f6nnen, k\u00f6nnten so reduziert werden, was eine stabile Versorgung f\u00fcr die abh\u00e4ngigen Industrien sichert.<\/p>\n Der globale Temperaturanstieg verringert die Ertr\u00e4ge und die Qualit\u00e4t von Nutzpflanzen deutlich, und Gerste bleibt davon nicht verschont. Dieses Getreide, das f\u00fcr die Tierf\u00fctterung und die Bierherstellung unerl\u00e4sslich ist, sieht seine Entwicklung durch extreme Hitze beeintr\u00e4chtigt. Hitzewellen sch\u00e4digen die Zellmembranen, ver\u00e4ndern Proteine und erh\u00f6hen die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies, die f\u00fcr die Zellen sch\u00e4dlich sind. Diese St\u00f6rungen behindern die Photosynthese und die Fortpflanzung der Pflanze und f\u00fchren zu erheblichen Ertragsverlusten.<\/p>\n Um Abhilfe zu schaffen, werden physiologische und molekulare Mechanismen untersucht. Auf physiologischer Seite erm\u00f6glicht die Optimierung des Aussaatzeitpunkts der Gerste, die Phasen intensiver Hitze w\u00e4hrend der kritischen Entwicklungsstadien wie Bl\u00fcte und Kornf\u00fcllung zu vermeiden. Eine angepasste Bew\u00e4sserung und ein strenges D\u00fcngemanagement helfen den Pflanzen ebenfalls, besser zu widerstehen, indem sie einen guten Hydrations- und N\u00e4hrstoffspiegel aufrechterhalten. Die Inokulation mit n\u00fctzlichen Pilzen und Bakterien st\u00e4rkt zudem die Toleranz der Gerste, indem sie das Wachstum f\u00f6rdert und das Abwehrsystem gegen Stress verbessert.<\/p>\n Mikroorganismen, wie bestimmte St\u00e4mme von Bacillus, produzieren pflanzliche Hormone und binden Stickstoff, was die N\u00e4hrstoffaufnahme verbessert. Sie helfen auch, reaktive Sauerstoffspezies zu neutralisieren, die f\u00fcr ionische Ungleichgewichte in Pflanzen unter Hitzestress verantwortlich sind.<\/p>\n Auf molekularer Ebene wurden bedeutende Fortschritte erzielt. Hitzetoleranz-Gene, die bei Modellpflanzen wie Arabidopsis identifiziert wurden, wurden in Gerste \u00fcbertragen. So wurde beispielsweise das Gen HvGST4<\/em>, das aus wildem Gerste stammt, in Arabidopsis \u00fcberexprimiert, was deren Toleranz nicht nur gegen\u00fcber Hitze, sondern auch gegen\u00fcber Trockenheit, Salz und K\u00e4lte verbessert. Dieses Gen f\u00f6rdert die Produktion von Glutathion, einem nat\u00fcrlichen Antioxidans, das die Zellen sch\u00fctzt. Ein weiteres Gen, TaHsfA6b<\/em>, das aus Weizen stammt, wurde durch Gen-Editing in Gerste integriert und st\u00e4rkt deren F\u00e4higkeit, hohe Temperaturen ohne Beeintr\u00e4chtigung ihrer normalen Eigenschaften zu ertragen.<\/p>\n Forscher haben zudem genetische Regionen identifiziert, die als QTL (Quantitative Trait Loci) bezeichnet werden und mit Hitzetoleranz in Verbindung stehen. Drei dieser Regionen wurden mit der Resistenz gegen Hitzestress bei 120 Gerstensorten in Verbindung gebracht, w\u00e4hrend zehn weitere sowohl die Resistenz als auch die Qualit\u00e4t der K\u00f6rner beeinflussen. Diese Entdeckungen erm\u00f6glichen die Selektion robusterer Sorten durch genomische Selektionstechniken, die die DNA analysieren, um die Leistung der Pflanzen vorherzusagen.<\/p>\n Auch die Geneditierung mit CRISPR, eine pr\u00e4zise Methode zur DNA-Modifikation, bietet vielversprechende Perspektiven. Sie erm\u00f6glicht die gezielte Ver\u00e4nderung spezifischer Gene, um die Hitzetoleranz von Gerste zu verbessern, ohne unerw\u00fcnschte Mutationen einzuf\u00fchren. Die so modifizierten Sorten produzieren mehr Hitzeschockproteine, die die Zellen bei Stress sch\u00fctzen.<\/p>\n Schlie\u00dflich helfen landwirtschaftliche Praktiken wie das Priming<\/em>, bei dem junge Pflanzen kurzzeitig moderater Hitze ausgesetzt werden, der Gerste, sp\u00e4ter h\u00f6here Temperaturen besser zu ertragen. Diese Technik aktiviert Abwehrmechanismen wie die Produktion antioxidativer Enzyme und sch\u00fctzender Proteine, die Zellsch\u00e4den begrenzen.<\/p>\n Diese Fortschritte, kombiniert mit einem optimalen Anbaumanagement, k\u00f6nnten es erm\u00f6glichen, die Gerstenproduktion trotz der globalen Erw\u00e4rmung zu erhalten oder sogar zu steigern. Die aktuellen Verluste, die in einigen Regionen bei Hitzewellen bis zu 50 % betragen k\u00f6nnen, k\u00f6nnten so reduziert werden, was eine stabile Versorgung f\u00fcr die abh\u00e4ngigen Industrien sichert.<\/p>\n DOI\u00a0:<\/strong> https:\/\/doi.org\/10.1007\/s44372-026-00718-6<\/a><\/p>\n Titre\u00a0:<\/strong> Evaluation of molecular and physiological mechanisms underpinning heat stress tolerance in barley (Hordeum vulgare L.): an approach towards heat resilient barley production<\/p>\n Revue : <\/strong> Discover Plants<\/p>\n \u00c9diteur : <\/strong> Springer Science and Business Media LLC<\/p>\n Auteurs : <\/strong> Ali Hasnain; Muhammad Naveed Anjum; Zahid Mehmood; Adeel Mustafa; Muhammad Umer Farooq Awan<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Hitzewellen bedrohen den Ertrag von Gerste \u2013 doch es gibt L\u00f6sungen Der globale Temperaturanstieg verringert die Ertr\u00e4ge und die Qualit\u00e4t von Nutzpflanzen deutlich, und Gerste bleibt davon nicht verschont. 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Publication cit\u00e9e<\/h3>\n