Die Erforschung der biologischen Vielfalt der Olive ist entscheidend für die Bekämpfung des Klimawandels

„In den letzten Jahren ist das Interesse an der Charakterisierung und Katalogisierung von Olivensorten gestiegen“, sagte Claudio Cantini, Leiter des Instituts für Bioökonomie (IBE-CNR) des Versuchsbetriebs Santa Paolina des Nationalen Forschungsrats in Follonica.

„Dies führte zur Schaffung großer Sammlungen wie der unseren, die über 1.000 Akzessionen umfasst und in die weltweite Oliven-Genbank einfließt, die von der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) eingerichtet und vom Internationalen Olivenrat unterstützt wird“, fügte er hinzu.

„Auf der Grundlage der vorläufigen Ergebnisse können wir bereits eine Hypothese über den idealen Olivenbaum aufstellen.“ – Claudio Cantini, leitender Forscher, Versuchsstation Santa Paolina

Santa Paolina wurde 1966 zur Erhaltung der pflanzlichen Artenvielfalt gegründet und beherbergt neben Oliven auch bedeutende Sortensammlungen von Birnen, Pfirsichen, Kakis, Äpfeln und Quitten. Darüber hinaus umfasst sie ein Vorvermehrungszentrum für zertifiziertes Olivenpflanzmaterial und eine Einrichtung zur Rehabilitation von Olivenbäumen, die von Viruserkrankungen befallen sind.

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„Die Genbanken sind sehr umfangreich, und doch ist der weltweite Sortenreichtum bei weitem noch nicht vollständig katalogisiert“, sagte Cantini.

Er erinnerte daran, dass die Olivenbaumart – Olea Europaea – mehr als 2.000 bekannte Sorten umfasst, von denen etwa 540 in Italien heimisch sind, dem Land mit der größten Oliven-Artenvielfalt.

„Denken wir nur an die zahlreichen seltenen Sorten, insbesondere an die kürzlich wiederentdeckten, die noch untersucht und charakterisiert werden müssen“, sagte Cantini. „Man kann sagen, dass das wachsende Interesse der Landwirte, die neue Sorten testen wollen, um ihre Olivenölproduktion zu verbessern, diese Forschung vorantreibt.“

In dieser Phase kommt den Genbanken, in denen Forscher die Gene lagern, die den unterschiedlichen Merkmalen der Olivensorten entsprechen, entscheidende Bedeutung zu: Sie können der Landwirtschaft eine größere Auswahl an Pflanzen bieten, insbesondere angesichts des Klimawandels.

„Die Oliven-Genbanken, riesige Sammlungen genetischer Vielfalt, werden zu einer grundlegenden Ressource“, sagte Cantini. „Es versteht sich von selbst, dass die Erhaltung der biologischen Vielfalt derzeit eine Priorität ist, da sie für die Qualität der Ökosysteme von grundlegender Bedeutung ist.“

„Je besser wir also unsere enorme Oliven-Biodiversität charakterisieren, desto besser können wir sie angemessen fördern und nutzen, um die vor uns liegenden neuen Herausforderungen zu bewältigen“, fügte er hinzu.

Die Forschung zur biologischen Vielfalt der Olivenbäume kann dazu beitragen, neue Wege zu finden, um die Auswirkungen von extremen Wetterereignissen, plötzlichen Temperaturschwankungen und Wasserstress zu mildern und damit umzugehen – all dies tritt immer häufiger auf und schafft die Voraussetzungen für die Entstehung von Krankheiten.

Cantini leitet derzeit eine Forschungsgruppe von Doktoranden, die die Widerstandsfähigkeit von Olivensorten gegenüber diesen Umweltbelastungen untersucht.

„Genau wie bei den Variationen innerhalb der menschlichen Spezies, wo es bei einigen Individuen und Populationen Resistenzmechanismen gibt, kann es auch bei der Olivenbaumart Merkmale im Genom der verschiedenen Sorten geben, die unterschiedlich sind und daher zu unterschiedlichen Reaktionen führen können, wenn die Pflanze unter Stressbedingungen steht“, sagte Cantini. „Ich kann sagen, dass sich eine ganz neue Welt eröffnet, wenn wir in den Bereich der Olivensorten eintauchen.“

Die Forschungsgruppe arbeitet derzeit an drei Publikationen über den durch ultraviolette Strahlung verursachten Stress.

„Wir untersuchen die Widerstandsfähigkeit einiger Sorten gegenüber dem durch Wassermangel verursachten Stress“, fügte Cantini hinzu. „Es zeichnen sich bereits erhebliche Unterschiede innerhalb der Sorten ab, da wir sehr unterschiedliche Mechanismen feststellen.“

Die Forscher berücksichtigen auch morphologische Merkmale, darunter den Wassertransportmechanismus, und konzentrieren sich dabei auf die Anatomie einiger Sorten, die in Größe und Form völlig unterschiedliche Transportgefäße aufweisen. Neben dem anatomischen Aspekt betrachten sie auch die Bildung bestimmter Substanzen.

„Wenn wir uns ansehen, was in diesen Sorten geschieht, wenn wir sie Stress aussetzen, stellen wir die Produktion verschiedener Substanzen fest, die in gewisser Weise dazu neigen, dem Stress entgegenzuwirken“, sagte Cantini. „Vorläufige Ergebnisse haben uns das Vorhandensein eines Proteins aufgezeigt, das bei anderen Arten bekannt ist, aber bisher noch nicht intensiv untersucht wurde, und das im Olivenbaum eine wichtige Rolle zu spielen scheint.“

„Wir konzentrieren uns auf dieses Protein, um zu verstehen, ob es eine Schlüsselrolle spielen kann“, fügte er hinzu. „Vor allem untersuchen wir die Wechselwirkung zwischen diesem Protein und dem Genom; also die Wirkung des aktivierten Gens und möglicherweise, wie dies mit anderen Merkmalen der Pflanze zusammenhängen könnte, sowohl anatomisch als auch in anderer Hinsicht.“

Die Annahme ist, dass innerhalb der Vielfalt, die durch die zahlreichen Sorten aus aller Welt innerhalb der Olivenbaumart repräsentiert wird, Resistenzmechanismen in Zukunft genutzt werden könnten.

„Unser Ziel, das Ziel aller Forscher, ist es, diese Mechanismen zu identifizieren“, sagte Cantini. „Um ein Beispiel mit einer bekannten Sorte zu nennen: Leccino ist resistent gegen Xylella fastidiosa sowie gegen Kälte und auch gegen einige Bakterien und Pilze, was uns vermuten lässt, dass in dieser Sorte ein einzigartiger Mechanismus am Werk sein muss.“

„Wir haben Leccino daher in unsere Studien aufgenommen, zusammen mit anderen Sorten, die hingegen unterschiedliche Anfälligkeiten aufweisen, und wir überprüfen, was in diesen Sorten vor sich geht“, fügte er hinzu.

Ziel ist es, eine Datenbank mit einer Fülle von Informationen zu erstellen, mithilfe derer Forscher nicht nur bestehende, einsatzbereite Sorten charakterisieren, sondern auch neue züchten können.

„Auf der Grundlage der vorläufigen Ergebnisse können wir bereits eine Hypothese über einen idealen Olivenbaum aufstellen“, sagte Cantinti.

Seine Gruppe extrapolierte für ihre Studie vier Modellpflanzen aus der Santa-Paolina-Datenbank.

„Wir versuchen herauszufinden, was passiert, wenn wir diese Modellpflanzen Stress aussetzen“, sagte er. „Nehmen wir zum Beispiel an, wir haben eine kälteresistente und eine nicht kälteresistente Sorte, die jeweils breite und schmale Transportgefäße aufweisen, wobei die eine gegen Xylella resistent und die andere nicht resistent ist. Wir setzen sie Wasserstress aus; wir stellen fest, dass sich der Mechanismus, wie die Pflanzen auf Umweltbelastungen reagieren, je nach Sorte völlig verändert, und dies lässt sich auf zellulärer und genetischer Ebene feststellen.“

„Wenn wir dann zum Beispiel ein Protein wie das oben erwähnte identifizieren, greifen wir auf die Datenbank zu und überprüfen die Konzentrationen dieses Proteins innerhalb jeder Sorte“, fügte Cantini hinzu. „Wenn wir feststellen, dass ein Gen aktiviert ist, schauen wir nach, welche Sorte eine hohe Aktivierung aufweist. Ist dies der Fall, gilt dies als Marker.“

„Wir können über proteinhaltige, genetische oder physiologische Marker verfügen, die auch bei Sämlingen erkennbar sind“, fuhr er fort. „Wir können dann Kreuzungen vornehmen, bei allen Nachkommen nach diesem Marker suchen und nur diejenigen auswählen, die diesen Marker aufweisen; diese werden in den nachfolgenden Studien berücksichtigt. Eine ausreichende Anzahl von Markern ermöglicht es uns, entweder alte Sorten wiederzuentdecken, die von den Landwirten im Laufe der Jahrhunderte beiseitegelassen wurden, oder neue zu entwickeln.“

Derzeit führen die IBE-Forscher die genetische Fingerabdruckanalyse von 1.200 Olivenbäumen durch, darunter Sorten und Akzessionen, die Teil der Santa-Paolina-Sammlung sind.

„Wir glauben, dass diese Studien, ausgehend von einer gründlichen Durchsicht der Sammlungen und einer weitsichtigen Vision der Akteure, in naher Zukunft zu interessanten Entdeckungen für die Behandlung und Prävention bestimmter Pflanzenkrankheiten führen könnten“, schloss Cantini.

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