Genveränderter Tabak: Schneller wachsen
Größere Erträge Forscher züchten die Super-Pflanze
Pflanzen beherrschen einen erstaunlichen Trick: Sie benötigten im Wesentlichen nur Kohlendioxid aus der Atmosphäre, etwas Wasser und Energie aus Sonnenlicht, um die Substanzen aufzubauen, aus denen sie bestehen. Gleichzeitig wird bei dem Prozess der Sauerstoff frei, den Menschen und Tiere zum Atmen brauchen. Ohne die Fotosynthese wäre ein Leben auf der Erde nicht möglich, nahezu die gesamte Biomasse geht auf diesen Prozess zurück. Allerdings verläuft er nicht immer optimal.
In etwa zwanzig Prozent der Fälle macht das Enzym RuBisCO einen Fehler und nimmt statt Kohlendioxid Sauerstoff auf. Dadurch entsteht ein für die Pflanze giftiges Nebenprodukt, das aufwendig durch Lichtatmung abgebaut werden muss. Das kostet die Pflanzen viel Energie.
Genveränderter Tabak: Schneller wachsen
US-Forschern ist es nun gelungen, den Prozess der Fotosynthese deutlich effektiver zu machen, berichten sie im Fachblatt "Science" . Sie veränderten in Tabakpflanzen die Gene so, dass die Lichtatmung viel kürzer und weniger aufwendig verlief. Dafür nutzten die Wissenschaftler Gene des Riesenkürbis (Cucurbita maxima) und von einer Grünalgen-Art (Chlamydomonas reinhardtii). Tabak ist eine bei Biotechnologen beliebte Modellpflanze, unter anderem, weil sie schnell wächst und viele Samen produziert.
"200 Millionen Menschen mehr ernähren"
In der Natur läuft die Lichtatmung in verschiedenen Organellen der Pflanzenzellen ab, unter anderem in den fotoaktiven Chloroplasten. Die Forscher blockierten nun ein Transporterprotein, sodass der Stoffwechsel in den Chloroplasten verbleibt. Dabei entsteht eine geringere Menge giftiger Nebenprodukte. Im Ergebnis muss die Pflanze weniger Energie für die Lichtatmung aufbringen und kann schneller wachsen.
"Wir könnten bis zu 200 Millionen Menschen mehr ernähren mit den Kalorien, die im Mittleren Westen der USA durch Fotorespiration verloren gehen", sagt Donald Ort von der University of Illinois, der an der Studie mitgearbeitet hat.
Die Biotechnologen testeten ihr Verfahren, indem sie die veränderten Tabakpflanzen nicht nur in Gewächshäusern, sondern auch auf Feldern anpflanzten. Im Vergleich zu naturbelassenem Tabak erzeugten die manipulierten Pflanzen durchschnittlich 41 Prozent mehr Biomasse. Für einen besseren Vergleich wurden die Pflanzen zuvor getrocknet.
Die Forscher haben nun damit begonnen, mithilfe ihrer Erkenntnisse auch den Ertrag von Sojabohnen, Augenbohnen, Reis, Kartoffeln, Tomaten und Auberginen zu steigern. Sie hoffen dadurch auf bessere Ernten. Die gentechnisch veränderten Pflanzen sollen später einmal Kleinbauern in vielen Regionen der Welt kostenfrei zur Verfügung gestellt werden, versichern die Forscher.
"Der Syntheseweg birgt das Potenzial für einen Entwicklungssprung bei der Ertragsverbesserung durch genetische Veränderung von Kulturpflanzen", schreiben die Forscher Marion Eisenhut und Andreas Weber von der Universität Düsseldorf, die nicht an der Studie beteiligt waren, in einem Kommentar zu der Studie. Derzeit lägen die jährlichen Ertragszuwächse bei Pflanzen bei unter zwei Prozent.
