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Trockenheit im Wald Gentest für Bäume zeigt deren Dürreresistenz

Autor / Redakteur: Dr. Eva Diehl* / Christian Lüttmann

Die Aussichten: heiß und trocken. Da bleiben so manche Bäume auf der Strecke. Doch was unterscheidet die Verdorrten von denen, die selbst nach zwei Dürre-Sommern wieder in saftigem Grün stehen? Ein Wissenschaftlerteam mit Beteiligung des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum hat nun einen Gentest entwickelt, der die Dürreresistenz von Buchen bestimmt.

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Ein ungleiches Paar: benachbarte Buchen im hessischen Kelkheim-Eppenhain. Während einer der Bäume gesund ist (r.), hat der andere starke Dürreschäden davongetragen (l.).
Ein ungleiches Paar: benachbarte Buchen im hessischen Kelkheim-Eppenhain. Während einer der Bäume gesund ist (r.), hat der andere starke Dürreschäden davongetragen (l.).
(Bild: Markus Pfenninger)

Frankfurt a. M. – Wer im Sommer durch die Wälder streift, sieht immer wieder braune ausgedörrte Blätter und abgestorbene Äste. Die langen Trockenperioden 2018 und 2019 haben Spuren hinterlassen. Dabei stehen gesunde und stark geschädigte Bäume oft nur wenige Meter auseinander. Was aber macht hier den Unterschied?

Dieser Frage ist Prof. Dr. Markus Pfenninger nachgegangen, der am Loewe-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik und am Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum forscht. Gemeinsam mit Kollegen analysierte er das Genom von rund 200 Baumpaaren in Hessen, genauer gesagt von Rotbuchen. Einige der genetischen Bausteine sind bei allen Rotbuchen identisch. Andere unterscheiden sich jedoch von Baum zu Baum. Genau das ist bei gesunden und stark geschädigten Buchen der Fall, wie die Genomanalyse zeigt: Rund 100 DNA-Abschnitte sind demnach für die Dürreresistenz entscheidend. Bei gesunden Bäumen enthalten diese Abschnitte unter anderem Gene, die aus anderen Pflanzen bekannt sind und eine Reaktion auf Trockenstress ermöglichen.

„Wenn wir einzelne Bäume einordnen, können Forstleute gezielt auf besonders widerstandsfähige Bäume setzen, etwa zur Aufforstung. So sind Buchenwälder nachhaltig für den Klimawandel gerüstet“, sagt die Senckenberg-Molekularökologin Dr. Barbara Feldmeyer. Damit das gelingt, haben die Forscher einen Test entwickelt, mit dem man Dürreresistenz im Erbgut von Buchen – auch bereits in deren Samen – nachweisen kann.

Den Wald widerstandsfähiger machen

Für die Studie untersuchten die Forscher um Pfenninger in den Jahren 2019 und 2020 Buchen in ganz Hessen. An jedem der rund 200 Standorte wählten sie für die Analyse je einen gesund aussehenden Baum und einen im Schnitt fünf Meter danebenstehenden Baum mit stark vertrockneten oder fehlenden Blättern. Aus den noch grünen Blättern extrahierten sie im Labor die DNA. Basierend auf den Genomdaten entwickelten die Forscher den Test mit molekularen Markern für die Dürreresistenz-Gene und überprüften ihn an rund 90 Buchen. Die Erfolgsquote lag dabei bei 99 Prozent.

„Mit unserer Studie haben wir die wissenschaftlichen Grundlagen für ein nachhaltiges Management von Buchenwäldern gelegt, das die natürliche Selektion widerstandsfähiger Bäume unterstützt“, sagt Forschungsleiter Pfenninger. „Es geht nun darum, die Erkenntnisse in die Praxis umzusetzen, zum Beispiel bei der Überwachung natürlicher Wälder oder der selektiven Abholzung und Wiederaufforstung. So können wir dazu beitragen, ein einzigartiges Ökosystem zu erhalten, das den Klimawandel bereits zu spüren bekommt. Denn der nächste Hitzesommer wird kommen – früher oder später.“

Originalpublikation: Pfenninger, M., Reuss F., Kiebler, A., Schönnenbeck, P., Caliendo, C., Gerber, S., Cocchiararo, B., Reuter, S., Blüthgen, N., Mody, K., Mishra, B., Bálint, M., Thines, M., Feldmeyer, B.: Genomic basis for drought resistance in European beech forests threatened by climate change, eLife 10, Jun 16, 2021; DOI: 10.7554/eLife.65532

* Dr. E. Diehl, Loewe-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (TBG)

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