SustainVanil – Ergebnisse

Das Projekt „SustainVanil – Steigerung und Stabilisierung des Ertragspotenzials von Vanille durch innovative Anbautechniken und -systeme“ verfolgt das Ziel, die Produktionssicherheit und Qualität von Vanille langfristig zu verbessern. Im Fokus steht die wissenschaftlich fundierte Erforschung von Vanille als Nutzpflanze zur Weiterentwicklung bestehender Kultursysteme und die Erprobung innovativer Anbauverfahren. Dazu werden praxisrelevante pflanzenphysiologische, biochemische, mikrobiologische und pflanzenschutzbezogene Fragestellungen ganzheitlich adressiert.

Das Projekt gliedert sich in vier Teilbereiche, die inhaltlich miteinander verknüpft sind und unterschiedliche Aspekte im Bereich der Kultivierung von Vanille berücksichtigen.

Im ersten Teilbereich lag der Fokus auf der systematischen Erforschung der Vanille als Nutzpflanze. Zur Minimierung von Störfaktoren wurden unter kontrollierten Bedingungen zentrale Wachstumsparameter untersucht, deren gezielte Optimierung eine gesunde und gesteigerte vegetative Entwicklung fördert. Dazu zählen die Bestimmung optimaler Temperaturbereiche, die Analyse des Einflusses verschiedener Lichtintensitäten sowie die präzise Steuerung des Nährstoffangebots, mit besonderem Augenmerk auf die Stickstoffverfügbarkeit. Ergänzend wurde das Potenzial substratfreier und substratbasierter hydroponischer Systeme für die Kultivierung geprüft. Darüber hinaus wurden standardisierte Protokolle zur In-vitro-Vermehrung entwickelt und eine Stammsammlung von Vanillegenotypen und -arten aus Nagoya-konformen Herkünften etabliert.

Die Erkenntnisse aus den Untersuchungen zeigen eine grundsätzliche Kompatibilität von Vanille mit hydroponischen Anbaumethoden. Dabei hatte die Auswahl des spezifischen hydroponischen Systems einen ausschlaggebenden Einfluss auf die vegetative Pflanzenentwicklung und den Stoffwechsel. In Bezug auf die Nährstoffversorgung ließen sich sowohl für die Gesamtkonzentration der verfügbaren Nährstoffe als auch speziell für das Ammonium-Nitrat-Verhältnis optimale Versorgungsbereiche identifizieren, die eine Steigerung des vegetativen Wachstums ermöglichen.

Weitere Arbeiten im Projekt beschäftigten sich mit der Analyse pflanzlicher Inhaltsstoffe (zweiter Teilbereich). Diese wurden ergänzend zu den Untersuchungen der vegetativen Entwicklung der Vanille durchgeführt, wobei die untersuchten Wachstumsfaktoren hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf das Metabolom analysiert wurden, um tiefergehende Erkenntnisse hinsichtlich der ablaufenden Entwicklungs- und Wachstumsprozessen zu gewinnen. Im Rahmen dieser Arbeiten wurde ein standardisiertes Protokoll zur Probennahme entwickelt, das eine Analyse der Inhaltsstoffprofile vegetativer Organe ermöglichte. Dieses Protokoll wurde zunächst angewendet, um mithilfe von Metabolom-Analyseverfahren (Metabolomics) Unterschiede in den Inhaltsstoffprofilen der Pflanzenorgane Blatt, Sprossachse und Luftwurzel zu untersuchen. Dabei konnte eine umfassende Charakterisierung des Vanillemetaboloms erreicht werden, wobei insgesamt 127 Metaboliten eindeutig identifiziert wurden. Zu diesen Verbindungen zählten u.a. Zucker, Aminosäuren, Fettsäuren, organische Säuren, Amine/Amide sowie verschiedene Sekundärmetaboliten wie Vanillin-Derivate, Flavonoide und Terpenoide. Insgesamt wurden bei 98 Metaboliten signifikante Intensitätsunterschiede zwischen den untersuchten Organen festgestellt. Die Metabolomanalysen wurden für weitere Proben aus Versuchen des ersten Teilbereichs durchgeführt und die Ergebnisse verdeutlichen, dass der gewählte Metabolomics-Ansatz ein geeignetes Instrument ist, um bei Vanillepflanzen die Wirkung der untersuchten Wachstumsfaktoren auf molekularer Ebene besser zu verstehen.

Im dritten Teilbereich der Forschungsarbeiten lag der Schwerpunkt auf der Pflanzengesundheit und dem biologischen Pflanzenschutz. Untersucht wurde die Wirkung antagonistisch agierender Mikroorganismen, die in vitro eine wachstumshemmende Wirkung auf Vanille befallende phytopathogene Pilze der Gattung Fusarium aufwiesen. Auf Basis dieser Ergebnisse wurden vielversprechende antagonistische Mikroorganismen ausgewählt und unter praxisnahen Bedingungen erprobt. Ein weiterer zentraler Aspekt der Arbeiten war der gezielte Einsatz autochthoner Mikroorganismen aus dem Mikrobiom gesunder Vanillepflanzen in Madagaskar, mit dem Ziel, regionale und lokal anwendbare Pflanzenschutzstrategien zu entwickeln. Darüber hinaus wurden molekularbiologische Verfahren zum Nachweis eines Befalls mit dem Schadpilz Fusarium entwickelt und erfolgreich angewendet.

Der vierte Teilbereich des Projekts umfasst Wissenstransfer, Nachhaltigkeit und internationale Zusammenarbeit. Ein kontinuierlicher Austausch mit lokalen Partnern auf Madagaskar stellte sicher, dass die gewonnenen Erkenntnisse nicht isoliert in der Forschung verbleiben, sondern aktiv in bestehende Anbausysteme vor Ort gelangen. Zu diesem Zweck fanden mehrere Forschungsreisen sowie regelmäßige Online-Treffen statt. Auf dieser Grundlage wurden die agronomischen Rahmenbedingungen vor Ort umfassend dokumentiert, um den Ist-Zustand bei der Entwicklung wissenschaftlich fundierter Empfehlungen zur Optimierung bestehender Kultursysteme angemessen zu berücksichtigen. Darüber hinaus ermöglichte der fortlaufende Informationsaustausch einen kontinuierlichen Abgleich der aktuellen Forschungsergebnisse aus Deutschland mit den Gegebenheiten und Erfahrungen der Partner in Madagaskar. Im Sinne eines ganzheitlichen Ansatzes wurde zudem eine Ökobilanzierung innovativer Kultursysteme durchgeführt

Das Forschungsprojekt „SustainVanil“ leistet einen wichtigen Beitrag zur wissenschaftlich fundierten Weiterentwicklung des Vanilleanbaus, sowohl durch die gezielte Erforschung pflanzenphysiologischer und biochemischer Grundlagen als auch durch die Entwicklung praxisnaher Optimierungsansätze für bestehende und neuartige Kultursysteme. Die entstandenen Kooperationen und der enge Austausch mit madagassischen Partnern ermöglichten dabei eine nachhaltige Umsetzung der Forschungsergebnisse.