Projekte der Forschungsgruppe Umweltgenomik und Systembiologie

Hülsenfrüchte wie Soja, Ackerbohnen oder Erbsen können sich mithilfe natürlicher Bodenbakterien selbst mit Stickstoff versorgen. Diese Bakterien verwandeln Stickstoff aus der Luft in eine für Pflanzen verwertbare Form. Dadurch wird viel weniger synthetischer Dünger benötigt, wodurch auch weniger Energie verbraucht wird und die Emissionen sinken. Trotzdem wird dieses beeindruckende Zusammenspiel zwischen Pflanzen und Mikroben bislang kaum genutzt.

In unserem Projekt wollen wir herausfinden, welche einheimischen Bakterien und Pilze Schweizer Körnerleguminosen am besten unterstützen. Mithilfe moderner DNA‑Methoden untersuchen wir die Mikroorganismen in den Wurzelknöllchen und im umgebenden Boden. So können wir diejenigen identifizieren, die das Wachstum, die Gesundheit und die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen besonders stärken. Die vielversprechendsten Mikrobenstämme wählen wir anschliessend aus, um daraus natürlichen, lokal angepassten Bio‑Dünger zu entwickeln.

Indem wir die bereits vorhandenen mikrobiellen Interaktionen in unseren Böden gezielt fördern, möchten wir die Eiweissproduktion in der Schweiz steigern, Umweltbelastungen senken und zu einem nachhaltigeren Ernährungssystem beitragen. Die erfolgreichsten mikrobiellen Gemeinschaften werden zudem in anderen europäischen Regionen getestet, um die Produktion pflanzlicher Proteine klimaresilienter und auf regionaler Ebene stärker zu machen.

Projektlaufzeit: 04/2026–03/2030
Projektpartner: Ecologie Microbienne - Université Lyon 1
Auftraggeber: SNF / Projekt Nr. 10006234

ARTeDNA ist ein schweizerisch-bhutanisches Projekt, bei dem die ZHAW und das Nationale Pilzzentrum Bhutans zusammenarbeiten, um die verborgene Vielfalt der Pilze im Königlichen Botanischen Park in Lamperi zu kartieren. Trotz 15 Jahren Feldforschung sind der Wissenschaft weniger als 5 % der Pilzarten Bhutans bekannt. Das Projekt nutzt direkt aus dem Boden gewonnene DNA, um Pilze nachzuweisen, die bei herkömmlichen Erhebungen übersehen werden, bildet gleichzeitig bhutanische Forscher aus und nutzt bildende Kunst, um die Ergebnisse einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich zu machen.

Projektdauer: 03/2026–03/2027
Projektpartner: National Mushroom Center (NMC), Department of Agriculture, Ministry of Agriculture and Livestock (Bhutan)
Auftraggeber: Leading House South Asia

Dieses Projekt ist aus einem Open Exploration Workshop hervorgegangen, der vom Innovation Booster von Future Food Farming organisiert wurde, einer von Innosuisse finanzierten Initiative, die Innovation durch Ideenentwicklung und -erprobung unterstützt. Von 2024 bis 2027 zielt der Booster darauf ab, Landwirte und Bürger zu vernetzen, um ein widerstandsfähigeres, nachhaltigeres Schweizer Agrar- und Ernährungssystem aufzubauen, indem radikale, gemeinsam erarbeitete Lösungen durch offene Innovation gefördert werden.

Bei einem Besuch auf dem Biohof Z’Alpenblick in Hirzel haben wir uns mit den Herausforderungen der Wiederherstellung der Verbindung zum Boden beschäftigt. Mithilfe eines problemorientierten Ansatzes und einer Bestandsaufnahme der Interessengruppen ermittelten die Teilnehmer aus verschiedenen Bereichen Möglichkeiten. Diese Vernetzung führte dazu, dass wir einen Vorschlag für die Unterstützung und Entwicklung durch Experten einreichten.

Unser Projekt wurde für die weitere Entwicklung ausgewählt und entwickelte sich über acht Wochen in drei Online-Inkubationssitzungen, die durch einen Innovationsgutschein finanziert wurden. Anschließend stellten wir die Idee einer Jury aus elf Experten vor, die uns zusätzliche Mittel für die weitere Entwicklung im nächsten Jahr zusprachen. Die Einzelheiten des Projekts bleiben zwar vertraulich, aber es nutzt das Fachwissen der Partner, um wichtige Herausforderungen zu bewältigen, die mit dem Auftrag des Innovationsförderers übereinstimmen.

Projektlaufzeit: 12/2024-05/2026
Projektpartner: Suisse Agro Food Leading House, Innovation Booster Future Food Farming, Swiss Food Research, mycostrat GmbH, swissmycel GmbH

Als essentielle Lebensgrundlage betrifft uns der starke Rückgang der Biodiversität sehr direkt, und trotzdem stellt uns ihr Erhalt vor grosse Herausforderungen. So ist der Verlust an Lebensräumen, gerade in immer dichter besiedelten Gebieten, einer der Hauptverursacher dieser Rückgänge. Um diesen Artenverlusten mit gezielten Massnahmen entgegenzuwirken, sind Methoden das Monitoring der Artenvielfalt wichtig, und genau dort setzt dieses Projekt an. Von diesen Rückgängen sind auch die Wirbellosen, z.B. Spinnen oder Insekten, stark betroffen. Gerade für letztere, als artenreichste Klasse aller Tiere, wurden in den letzten Jahrzehnten sehr grosse Rückgänge dokumentiert.

Wie die meisten Lebewesen hinterlassen auch Insekten oder Spinnen in ihren Lebensräumen Spuren, in welchen sich sehr kleine Mengen ihrer DNA finden lassen. Diese DNA wird auch Umwelt-DNA (oder im englischen eDNA) genannt und in diesem Projekt zunutze gemacht, um ihr Potential für das Erfassen der Biodiversität im urbanen und zersiedelten Raum zu untersuchen. Für die Gewinnung dieser DNA-Spuren werden verschiedene Techniken experimentell getestet und die DNA im Labor mittels Next-Generation Sequencing sequenziert. Dabei soll die Skalierbarkeit auf Orte ausserhalb des Untersuchungsparameters gewährleistet bleiben.

Projektlaufzeit: 06/2024-03/2025
Projektpartner: Extern

Die Forschungsgruppe Umweltgenomik und Systembiologie der ZHAW führt parallel zum Forschungsprojekt des Bundesamtes für Landwirtschaft (BLW), «Nicht-chemische Behandlung von Erdbeerjungpflanzen gegen Botrytis cinerea», weitergehende Arbeiten durch. Das Projekt umfasst verschiedene Projektmodule. Es wird untersucht, welche UV-C Wellenlängen effektiver und in der Anwendung sicherer sind (Fern-UV-C). Im Gegensatz zu normalem UV-C kann Fern-UV-C menschliches Gewebe nicht durchdringen. In diesem Modul wird die Wirkung von Fern-UV-C auf verschiedene Erreger getestet und der Wirkungsgrad ermittelt. Im Projektmodul "Schnelltest Entwicklung" wird ein molekularbiologischer Schnelltests zum Nachweis von Botrytis-Resistenzen gegen Botrytizide entwickelt.

Projektlaufzeit: 11/2022-03/2025
Projektpartner: Landwirtschaftliche Zentrum Liebegg