Sämlinge der Schwarzkiefer reagieren je nach Herkunft deutlich unterschiedlich auf Trockenheit. Das zeigt eine neue internationale Studie unter maßgeblicher Beteiligung des Bundesforschungszentrums für Wald (BFW). Diese Unterschiede traten bereits im Sämlingsalter auf, ließen sich jedoch nicht eindeutig aus dem Klima des Herkunftsorts ableiten. Trockenheitstoleranz beeinträchtigte das Wachstum nicht. Die Ergebnisse liefern wichtige Grundlagen für die Auswahl und Züchtung geeigneter Herkünfte im Klimawandel.
Die Schwarzkiefer (Pinus nigra) kommt in weiten Teilen Europas und des Mittelmeerraums vor und gilt grundsätzlich als vergleichsweise trockenheitstolerant. Innerhalb der Baumart bestehen jedoch große genetische Unterschiede. Welche Herkünfte Trockenheit besonders gut verkraften und welche biologischen Mechanismen dahinterstehen, war bislang nur teilweise geklärt.
Unterschiede werden schon im Sämlingsalter sichtbar
Für die Studie untersuchte das Forschungsteam Sämlinge aus neun Herkünften, die unterschiedliche Klima- und Herkunftsräume von Österreich bis in den Mittelmeerraum abdecken. Alle Pflanzen wuchsen unter kontrollierten Bedingungen und wurden derselben, schrittweise zunehmenden Bodentrockenheit ausgesetzt. Eine automatisierte Forschungsanlage erfasste wiederholt und zerstörungsfrei das Wachstum der Sämlinge. Zusätzlich maßen die Forschenden die Leistungsfähigkeit des Photosystems II, eines zentralen Bestandteils der Photosynthese. Dessen Abnahme unter starkem Wassermangel diente als Maß für Schäden am photosynthetischen Apparat.
Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede zwischen den Herkünften. Manche Sämlinge hielten ihre photosynthetische Leistungsfähigkeit unter Trockenstress besser aufrecht als andere. Da alle Pflanzen denselben Versuchsbedingungen ausgesetzt waren, sprechen die Unterschiede für eine genetisch bedingte Variation innerhalb der Schwarzkiefer.
„Die Schwarzkiefer gilt als vergleichsweise trockenheitstolerant. Unsere Ergebnisse zeigen aber, dass Herkunft einen deutlichen Unterschied machen kann. Ein trockener Herkunftsort bedeutet nicht automatisch, dass die Sämlinge Trockenheit besser verkraften. Für die Auswahl geeigneten Vermehrungsguts brauchen wir daher kontrollierte Tests und dürfen uns nicht allein auf Klimadaten verlassen“, erklärt Carlos Trujillo-Moya, Mitautor der Studie und Forscher am BFW.
Das Herkunftsklima allein reicht als Auswahlkriterium nicht aus
Entgegen einer naheliegenden Annahme war die gemessene Trockenheitsreaktion nicht eindeutig mit den Klimabedingungen am Herkunftsort verknüpft. Herkünfte aus trockeneren Regionen waren im Versuch also nicht automatisch widerstandsfähiger. Mögliche Gründe sind die räumlich stark zersplitterte natürliche Verbreitung der Schwarzkiefer sowie frühere Verbringungen und Anpflanzungen außerhalb ihres ursprünglichen Verbreitungsgebiets.
Auch ein häufig vermuteter Zielkonflikt bestätigte sich nicht: Herkünfte mit stärkerem Wachstum waren nicht grundsätzlich empfindlicher gegenüber Trockenheit. Damit könnte es möglich sein, bei der Züchtung gleichzeitig auf Wachstum und Trockenheitstoleranz zu achten. Die Studie zeigt zugleich, dass die Reaktion einzelner Herkünfte experimentell geprüft werden sollte, anstatt sie allein aus Klimadaten abzuleiten.
Molekulare Spuren der Trockenheitsreaktion
Um die biologischen Grundlagen der Unterschiede besser zu verstehen, verglich das Team vier besonders kontrastreiche Herkünfte zusätzlich auf Ebene des Stoffwechsels und der Genaktivität. Trockenheitstolerantere Herkünfte unterschieden sich von empfindlicheren unter anderem bei zwei Stoffwechselprodukten: dem Flavonoid Pinostrobin und der Hydroxydehydroabietinsäure, einer Diterpen-Verbindung. Auch die Aktivität von Genen, die mit Flavonoiden in Zusammenhang stehen, zeigte herkunftsspezifische Muster.
Die beiden Stoffe sind damit interessante Kandidaten für weitere Untersuchungen. Ob sie die höhere Toleranz tatsächlich verursachen und sich künftig als Marker für die Auswahl von Pflanzenmaterial eignen, muss jedoch noch geprüft werden.
Bedeutung für Forstpraxis und Züchtung
Die Ergebnisse unterstreichen, dass die genetische Vielfalt innerhalb einer Baumart für die Anpassung an den Klimawandel entscheidend sein kann. Für Herkunftswahl, Züchtung und die gezielte Nutzung von Herkünften aus künftig besser geeigneten Klimaräumen bedeutet das: Das Klima des Ursprungsgebiets liefert wichtige Informationen, sollte aber nicht das einzige Auswahlkriterium sein. Kontrollierte Trockenheitsversuche können helfen, geeignetes Vermehrungsgut gezielter zu identifizieren.
Die Untersuchung bezieht sich auf Sämlinge und bewertet Trockenheitstoleranz vor allem anhand der Reaktion des Photosystems II. Weitere Studien an älteren Bäumen, unter Freilandbedingungen und mit zusätzlichen Merkmalen wie Wassertransport und Embolieresistenz sind nötig, bevor die Ergebnisse unmittelbar in großflächige forstliche Empfehlungen übertragen werden können.
Zur Studie
Publikation: Ahmad, M. et al. (2026): Unravelling the Intraspecific Variation in Drought Responses in Seedlings of European Black Pine (Pinus nigra J.F. Arnold). Plant, Cell & Environment. https://doi.org/10.1111/pce.70819
Forschungspartner:innen: An der Studie beteiligt waren das BFW, die University of Pretoria, die Universität Wien, die Curtin University, die BOKU University, ICIFOR-INIA (CSIC), die Vienna BioCenter Core Facilities, die Universität Innsbruck, das AIT Austrian Institute of Technology, das IBMCP (UPV-CSIC) und das Australian Institute of Marine Science.
Förderhinweis: Die Studie wurde durch das Forschungsinfrastrukturprogramm der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG im Projekt PHENOPlant (Projekt 870446), das Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Forschung sowie die Stadt Wien unterstützt.
Pressekontakt
Christian Lackner
Öffentlichkeitsarbeit, Bundesforschungszentrum für Wald
christian.lackner@bfw.gv.at
