Landwirtschaftliche Betriebe in ganz Europa führen einen zunehmend erbitterten Kampf gegen den Ackerfuchsschwanz. Dieses einjährige Gras, das in Eurasien heimisch ist und in feuchten Wiesen und Laubwäldern gedeiht, hat Kulturland erobert: Wenn es kultivierte Felder wie beispielsweise Weizen- oder Gerstefelder bewächst, konkurrieren die Nutzpflanzen mit dem Unkraut. Dies kann die Ernteerträge erheblich reduzieren.
Proben von lokalen Landwirtschaftsbetrieben und aus ganz Europa
Ein Team unter Leitung von Forscher*innen des Max-Planck-Instituts für Biologie Tübingen und der Universität Hohenheim in Stuttgart hat nun die evolutionären Mechanismen der Entstehung von Resistenzen untersucht. Die beiden im Einsatz gegen Ackerfuchsschwanz gebräuchlichsten Herbizide hemmen die Aktivität von Proteinen, die für die Pflanze lebensnotwendig sind.
Ackerfuchsschwanz hat verschiedene Strategien zum Umgang mit diesen herbiziden Giftstoffen entwickelt: Er kann sie verstoffwechseln oder auf andere Weise verhindern, dass die Pflanzenschutzmittel die Proteine erreichen, die sie deaktivieren sollen. Pflanzen mit dieser Art Resistenz sind größtenteils immer noch empfindlich gegenüber höheren Dosen der Herbizide.
Für Landwirt*innen schlimmer – und weitaus häufiger – ist es, wenn Pflanzen sogar gegen hochdosierte Herbizidbehandlungen unempfindlich werden. Dies geschieht durch direkte Veränderungen in einem der Gene, die die anvisierten Proteine kodieren.
Genetische Variation gibt Einblick in die Evolutionsgeschichte
Die Forscher*inne erstellten ein Referenzgenom für Ackerfuchsschwanz – eine idealisierte Version der DNA-Sequenz, die als Vergleichsbasis bei genetischen Studien dient – und analysierten die genetische Struktur von resistenten Feldpopulationen.
"Die Variation, die wir in den meisten resistenten Populationen gefunden haben, deutet darauf hin, dass sich die Resistenz durch bereits vorhandene Genvarianten verbreitet hat und nur in einem geringeren Maße durch spontane Mutationen entstanden ist" erklärt Fernando Rabanal, der die Studie leitete.
„Wenn eine Spontanmutation einen evolutionären Vorteil verursacht, beobachtet man üblicherweise einen Rückgang der genetischen Diversität in der betreffenden Population – und dies war hier nicht der Fall,“ so der Studienleiter weiter.
Die Wissenschaftler*innen verglichen ihre empirischen Daten mit Simulationen verschiedener Anpassungsszenarien und konnten so bestätigen, dass die Genvarianten für Target-Site-Resistenzen sehr wahrscheinlich schon existiert hatten, bevor die Herbizide ihren Selektionsdruck ausübten.
Quelle (nach Angaben von): Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen (12.04.2023). Herbizidresistenz durch bereits vorhandene genetische Variation verursacht. Im Internet: Herbizidresistenz durch bereits vorhandene genetische Variation verursacht | Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen (mpg.de). (12.06.2023)
(baa)
