Mikroorganismen sind wichtig

Neue Forschungsergebnisse identifizieren fast 300 Arten von Mikroorganismen, die zusammen mit gewöhnlichem asiatischen Gemüse wachsen.

Damit Gemüse gut wächst, reicht es nicht aus, ihm nur Sonnenlicht und Wasser zu geben; sie brauchen eine ganze Gemeinschaft von Mikroorganismen, die ihnen helfen, gesund zu wachsen.

Das Ergebnis ist der erste Schritt, um Hightech-Landwirten in der Stadt dabei zu helfen, mehr Feldfrüchte mit weniger chemischen Düngemitteln zu produzieren.

Was derzeit auf diesem Forschungsgebiet wenig bekannt ist, wurde hauptsächlich von Standardpflanzenarten gesammelt, die in Experimenten verwendet werden, und es handelt sich nicht um Gemüse. Um diese Lücke zu schließen, hat das Team der National University of Singapore mit einer kommerziellen städtischen Farm in Singapur zusammengearbeitet.

Sie erhielten Bodenproben sowie sowohl die Sämlinge als auch die reifen Pflanzen von drei weit verbreiteten asiatischen Gemüsesorten:Choy Sum, Kai Lan und Bayam (auch chinesischer Blütenkohl, chinesischer Brokkoli/chinesischer Grünkohl bzw. chinesischer Spinat genannt). Das Team extrahierte die Mikroben und ihr genetisches Material im Boden und auf den Pflanzen zur Analyse.

„Grünes Blattgemüse ist nährstoffreich und voller bioaktiver Verbindungen, die dafür bekannt sind, die menschliche Gesundheit zu fördern“, sagt Studienleiter Sanjay Swarup, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Biowissenschaften.

„Diese Blattgemüse sind kurzzyklische Pflanzen, die sich für die Übernahme in verschiedenen landwirtschaftlichen Formaten eignen. Die Fokussierung unserer Forschungsprioritäten auf diese Lebensmittelgruppe wird die Lebensmittel- und Ernährungssicherheit ansprechen und sowohl Quantitäts- als auch Qualitätsaspekte der Lebensmittelproduktion berücksichtigen.“

Die Forscher sequenzierten das genetische Material in den Proben mit einer Technik namens Metagenomik. Es verwendet computergestützte Methoden, um die Vielfalt und Eigenschaften des genetischen Materials zu analysieren, ohne einzelne Arten von Mikroorganismen isolieren und kultivieren zu müssen. Diese Methode verschaffte ihnen in kürzerer Zeit und mit weniger Aufwand ein umfassendes Bild der mikrobiellen Gemeinschaft.

Mithilfe eines Supercomputers identifizierten die Forscher fast 300 Bakterienarten und eine Gruppe einzelliger, bakterienähnlicher Organismen, die als Archaeen bekannt sind. Anhand der Daten fanden sie heraus, dass die Mikroben dem Gemüse potenziell zugute kommen könnten, indem sie Nährstoffe liefern, das Wachstum stimulieren und Krankheitserreger unterdrücken. Die Ergebnisse der vierjährigen Studie erscheinen in der Zeitschrift Scientific Data.

„Wir haben gesehen, wie die Lebensmittelversorgungsketten durch die COVID-19-Pandemie beeinträchtigt werden. Daher brauchen wir dringend Reformmaßnahmen, um eine größere Widerstandsfähigkeit und Sicherheit bei der Ernährung aufzubauen. Durch diese Studie machen wir den ersten Schritt zum Aufbau innovativer Lösungen, um die lokale Produktion auf äußerst nachhaltige Weise zu steigern“, sagt Pavagadhi Shruti, der Senior Manager des Teams, das die Feldproben und die Laborarbeiten leitete.

Aufbauend auf ihrer Forschung wird das Team detaillierte Studien durchführen, um die besten mikrobiellen Stämme zur Steigerung der Pflanzenproduktion zu identifizieren. Sie hoffen auch, dass ihre Ergebnisse weitere Forschungen anregen werden, um zu verstehen, wie Mikroorganismen das Pflanzenwachstum verbessern, und neue Wege zu finden, diese Mikroorganismen zu kultivieren.

Der Forschungsstipendiat Aditya Bandla leitete die Berechnungsarbeit für die Studie.

Quelle: Nationale Universität von Singapur

Originalstudie DOI:10.1038/s41597-020-00617-9