6.01.2019 07:13
Quelle: schweizerbauer.ch - ats
Forschung
«Bessere» Pflanzen ernähren Welt
Forscher wollen den Ertrag von Nahrungspflanzen steigern, indem sie den Prozess der Photosynthese durch Gentechnik effizienter machen. Dadurch soll langfristig die Versorgung der Bevölkerung mit Lebensmitteln gesichert werden.

Durch wachsende Bevölkerungszahlen und verändertes Konsumverhalten werde die Nachfrage nach Nahrungsmitteln in den kommenden Jahrzehnten drastisch steigen. Stellt sich also die Frage: Wie können mit den vorhandenen Ressourcen genügend Nahrungsmittel produziert werden?

Wissenschaftler würden sich zunehmend auf gentechnische Lösungen, die wichtige Nahrungspflanzen widerstandsfähiger und ertragreicher machen sollen, konzentrieren, heisst es im Artikel «Neuer Weg zur besseren Ernte» auf der Webseite von wissenschaft.de.

Lebensmittel aus CO2

Ein Team um Paul South von der University of Illinois in Urbana habe sich in diesem Zusammenhang nun einem entscheidenden Prozess gewidmet: der Photosynthese.

Bei der Photosynthese werden Wasser und Kohlendioxid mit Hilfe der Sonnenenergie in Biomasse und damit Nahrung für Menschen umgewandelt. Bei diesem Prozess verlaufe aber nicht immer alles optimal.

Pflanzen machen Fehler

Dem für die Kohlendioxidfixierung zuständigen Protein RuBisCO unterlaufe in 20 Prozent der Fälle ein Fehler – statt Kohlendioxid werde Sauerstoff aufgenommen. Dabei würden für die Pflanze giftige Stoffwechselprodukte entstehen, die aufwendig abgebaut werden müssen. 

Der Abbau geschehe durch die sogenannten Photorespiration. Das Problem: „Die Photorespiration kostet die Pflanze wertvolle Energie und Ressourcen, die sie andernfalls in die Photosynthese hätte stecken können“, erklärt South. Dadurch büsse sie an Wachstum und schlussendlich an Nahrungsertrag ein. Was aber wäre, wenn sich dieser Verlust minimieren liesse?

Photosynthese optimieren

Genau dies haben South und seine Kollegen versucht: Normalerweise würde der komplizierte Prozess der Photorespiration eine ganze Reihe von Einzelschritten beinhalten, die in drei unterschiedlichen Kompartimenten der Pflanzenzelle stattfinden würden – die Photorespiration gilt als einer der verschwenderischsten Stoffwechselprozesse überhaupt. 

Die Forscher hätten Pflanzen mithilfe gentechnischer Methoden nun so verändert, dass dieser Vorgang bei ihnen anders verlaufe und dadurch vor allem kürzer und effizienter werde. Bei einem Modellexperiment mit Tabakpflanzen - einer bewährten Modellpflanze in der Getreideforschung - hat sich laut wissenschaft.de Folgendes abgezeichnet: «Die transgenen Pflanzen mit der optimierten Photorespiration entwickelten sich im Vergleich zu nicht veränderten Pflanzen deutlich schneller. Konkret wuchsen sie höher und produzierten insgesamt rund 40 Prozent mehr Biomasse».

Soja und Reis manipulieren

Dieser Erfolg sei gerade angesichts des Klimawandels von grosser Bedeutung, wie die Wissenschaftler berichten. Denn je heisser es werde, desto häufiger würden bei vielen Pflanzen Photosynthese-Fehler passieren – und desto mehr Photorespiration müssen sie betreiben. 

Das Team arbeite inzwischen daran, die vielversprechenden Ergebnisse auch auf Nahrungspflanzen wie Soja oder Reis zu übertragen: „Unser Ziel ist es, bessere Pflanzen zu kreieren und Landwirte mit den Werkzeugen zu versorgen, die sie benötigen, um die Welt zu ernähren“, schliesst Co-Autorin Amanda Cavanagh.

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