Spanische Forscher untersuchen die Auswirkungen von Salzstress auf Olivenbäume

Die Forscher empfehlen den Einsatz salztoleranter Sorten oder Unterlagen für eine nachhaltige Landwirtschaft.

Spanische Forscher haben eine in ihrer Art einzigartige Studie über die Auswirkungen von Salzstress auf Olivenbäume veröffentlicht. 

Die in der Fachzeitschrift „Biology“ veröffentlichte Studie bietet einen umfassenden Überblick über die Auswirkungen der Bodenversalzung sowie mögliche Lösungen für dieses einem weltweit wachsenden Problem, das im Mittelmeerraum besonders besorgniserregend ist.

Der Mittelmeerraum ist vor allem aufgrund geringer Niederschläge, jahrtausendelanger landwirtschaftlicher Bewässerung und des Eindringens von Meerwasser in hohem Maße anfällig für Versalzung.

Siehe auch: Forscher untersuchen Synergien zwischen Solaranlagen und Olivenhainen

Die landwirtschaftliche Bewässerung trägt stark zur Versalzung des Bodens bei, da das von den Pflanzen nicht aufgenommene Bewässerungswasser verdunstet und eine fortschreitende Salzansammlung hinterlässt. 

Eine jährliche Bewässerung von 1.000 Millimetern mit Wasser, das einen Salzgehalt von nur 300 Milligramm pro Liter aufweist, führt schätzungsweise zu einer Salzbelastung von 300 Kilogramm pro Hektar. Dies wird durch die in Düngemitteln enthaltenen Ionen noch verstärkt.

Das Eindringen von Meerwasser ist ein komplexes Phänomen, das aus der Übernutzung von Küsten-Grundwasserleitern für den menschlichen Wasserverbrauch sowie für land- und viehwirtschaftliche Zwecke resultiert, verbunden mit einer verminderten Grundwasserneubildung, was mit einem erhöhten Wasserbedarf in Flussgebieten einhergeht.

Dieses Phänomen wird durch den Klimawandel verschärft, der zu steigenden Meeresspiegeln und gestörten Niederschlagsmustern führt. 

Flüsse, deren Einzugsgebiete schrumpfen, leiten weniger Wasser in die Küstenaquifere, die wiederum aufgrund des steigenden Meeresspiegels und verstärkter Sturmfluten einem größeren Salzwassereinfluss ausgesetzt sind. 

Dies führt zur Versalzung der Grundwasserleiter und in der Folge auch der damit verbundenen Ökosysteme und Flussmündungen.

Olivenbäume sind bekanntlich salztolerant, weshalb in Olivenanbaugebieten verschiedener Mittelmeerländer wie Spanien, Israel und Tunesien, wo Wasserknappheit eines der größten Hindernisse für eine nachhaltige Landwirtschaft darstellt.

Olivenbäume wenden sowohl strukturelle als auch biochemische Strategien an, um mit Salzstress umzugehen. Dazu gehören dickere Wurzelzellwände, eine erhöhte Produktion von Osmoprotektanten wie Prolin und Mannitol sowie verstärkte Antioxidationssysteme zur Bekämpfung reaktiver Sauerstoffspezies.

Die Forscher stellten jedoch fest, dass die Fähigkeit des Olivenbaums, Salzgehalte zu vertragen, zwischen den Sorten erheblich variiert.

Sorten wie Royal de Cazorla und Kalamata zeigten die beständigste Salztoleranz, während Leccino und Shiraz zu den salzempfindlichen Sorten gezählt wurden, die für versalzene Böden ungeeignet sind, sofern sie nicht auf einen salztoleranten Wurzelstock gepfropft werden.

Das Veredeln empfindlicher Sorten auf tolerante Unterlagen, die oft von Wildoliven stammen, kann die Widerstandsfähigkeit erhöhen. 

Wie bei anderen Obstbäumen wird das Verhalten von Olivenbäumen durch die verwendete Unterlage beeinflusst, und das Veredeln mit Unterlagen von Wildbäumen ist eine traditionelle Methode zur Erzeugung robusterer Bäume mit verbesserter Fruchtqualität. 

Im Gegensatz zu ihren domestizierten Verwandten weisen wilde Olivenbäume eine hohe genetische Variabilität auf und sind eine wertvolle Quelle für Gene, die gegen abiotischen Stress resistent sind.

Da sich diese Technik bereits bei Weinreben zur Verringerung der negativen Auswirkungen von Salzgehalt bewährt hat, erwarten die Forscher, dass salztolerante Unterlagen den Salzstress bei Olivenbäumen in ähnlicher Weise abmildern werden.

Daher empfehlen sie, kurz- und mittelfristig salztolerante Sorten oder Unterlagsreben in versalzten Böden einzusetzen. Im Gegensatz dazu wird der zeitaufwändige Prozess der Züchtung salztoleranter Sorten durchgeführt.

Diese Technik könnte zunehmend an Bedeutung gewinnen, da sich der moderne Anbau in Richtung hochdichter, bewässerter Systeme verlagert, die einen höheren Wasserverbrauch erfordern und das Risiko der Versalzung erhöhen.

Multi-Omics-Ansätze, die Genomik, Transkriptomik, Proteomik und Metabolomik kombinieren, werden als Zukunft der Oliven-Stressforschung vorgeschlagen. 

Die In­te­gra­tion von Daten aus diesen Bereichen mit Werk­zeugen der künst­lichen In­tel­li­genz und des maschinellen Lernens könnte zu Vor­sage­modellen für die Leis­tung von Sor­ten unter Stress führen. Diese könnten zum Beispiel zur Aus­wahl viel­ver­sprechender Sor­ten oder Unter­stämme genutzt werden.

Solche Ansätze könnten auch zur Entwicklung chemischer Priming-Strategien genutzt werden. Priming ist der Mechanismus, durch den Pflanzen einen milden Reiz wahrnehmen können, der posttranslationale Proteinmodifikationen wie Phosphorylierung und Carbonylierung induziert. 

Diese können Stressreaktionen effizienter regulieren als die herkömmliche Genexpression allein. Die Identifizierung geeigneter posttranslationaler Modifikationen könnte zu einem Priming führen, das die Toleranz gegenüber Salzstress erhöht.