In freier Wildbahn ist es oft jede Kreatur für sich - sogar Pflanzen. Die meisten wildlebenden Pflanzenarten produzieren nur so viel Energie, dass sie Wurzeln schlagen und Blätter und Samen produzieren können. Aber die Menschen wollten mehr.
Seit Jahrtausenden züchten und optimieren die Menschen Pflanzen - machen sie abhörsicher und helfen ihnen, süßeres, größeres Obst und Gemüse anzubauen. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass wir Pflanzen möglicherweise noch härter arbeiten lassen und die Ernteproduktion in Zukunft radikal verbessern können, berichtet Justin Gillis von der New York Times .
Stephen Long, Professor für Pflanzenwissenschaften, und sein Team an der Universität von Illinois, Urbana-Champaign, setzten die Gene für drei an der Photosynthese beteiligte Proteine in Tabakpflanzen ein, wodurch sie 14 bis 20 Prozent mehr wuchsen als die unveränderten Pflanzen Die Studie wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.
Wie funktioniert das?
Wenn Pflanzenblätter dem Sonnenlicht ausgesetzt werden, absorbieren sie einen Teil der Lichtenergie, um die Photosynthese voranzutreiben. Aber die Sonne erzeugt mehr Licht, als das Blatt verträgt. Tatsächlich trifft so viel Energie auf die Blätter, dass es das Blatt bleichen oder auffrischen kann, wenn es nicht behandelt wird. Pflanzen haben also Mechanismen, die sich bei hellem Sonnenlicht einschalten, um diese zusätzliche Energie als Wärme abzuführen. Dieser Vorgang wird als nicht-photochemisches Quenching (NPQ) bezeichnet.
Das Problem ist, dass es eine halbe Stunde dauern kann, bis sich der NPQ abschaltet, wenn Wolken oder andere Schatten die grellen Sonnenstrahlen vorübergehend aufhalten. Anstatt die Photosynthese zu beschleunigen und den NPQ zu verringern, verschwendet die Anlage weiterhin viel Energie als Wärme. Im Laufe eines Tages errechneten Long und sein Team, dass der langsame NPQ-Prozess die Ernteproduktivität um 7, 5 bis 30 Prozent senkte.
Damit die Pflanzen NPQ schneller abschalten, übertrug das Team Gene für drei Proteine von einer Pflanze, die als Ackerschmalwand bekannt ist, auf die Tabakpflanzen, die aufgrund ihrer einfachen Handhabung ausgewählt wurden. Sie bauten die manipulierten Pflanzen an und erzielten beeindruckende Ergebnisse. Eine Tabakart erhöhte den Ertrag um 13, 5 Prozent, die andere um 19 Prozent und die dritte Tabaksorte um 20 Prozent, berichtet Gillis.
Die Forscher glauben, dass sich ihre Methoden auf Nahrungspflanzen übertragen lassen, um letztendlich die Ernteerträge zu verbessern. Ein Großteil ihrer Forschung wurde von der philanthropischen Gates-Stiftung finanziert, die viele Projekte mit dem Ziel finanziert, die Nahrungsmittelproduktion auf der ganzen Welt zu verbessern, berichtet Gillis. Es ist geplant, das Konzept als nächstes in Nahrungsmittelkulturen wie Kuherbsen, Reis und Maniok zu testen, die in Gebieten mit unsicherer Ernährung in Afrika wichtig sind.
"Die Vereinten Nationen sagen voraus, dass wir bis 2050 auf dem Land, das wir derzeit nutzen, etwa 70 Prozent mehr Lebensmittel produzieren müssen", heißt es in einer Pressemitteilung von Long. „Ich bin der Meinung, dass es sehr wichtig ist, diese neuen Technologien jetzt im Regal zu haben, da es 20 Jahre dauern kann, bis solche Erfindungen die Felder der Landwirte erreichen. Wenn wir es jetzt nicht tun, werden wir diese Lösung nicht haben, wenn wir sie brauchen. “
Nicht jeder ist vollständig von den Tabakergebnissen überzeugt, zumal Tabak ein Blatt ist und keine Samen oder Körner produziert. "Wie sieht es in Reis oder Mais oder Weizen oder Zuckerrüben aus?", Fragt L. Val Giddings, Senior Fellow der Information Technology and Innovation Foundation in Washington, Gillis. „Sie müssen es erst in eine Handvoll der wichtigen Ernten bringen, bevor Sie zeigen können, dass dies real ist und eine enorme Auswirkung haben wird. Wir sind noch nicht da. “
Es gibt jedoch Anzeichen dafür, dass die Technologie die Menschheit am Rande einer zweiten grünen Revolution positioniert, in der neue Arten von aufgestauten Feldfrüchten - die Dürre, Salzgehalt und schlechte Fruchtbarkeit aushalten - den armen Nationen auf der ganzen Welt Nahrung und Ernährungssicherheit bringen werden.
Kürzlich haben Forscher die Genome von 3.000 Reissorten sequenziert, was ihnen helfen könnte, die Gene zu finden, die die Pestizidresistenz und den Ertrag steigern. Die Forscher haben sogar eine synthetische Version der Photosynthese entwickelt, mit deren Hilfe sie möglicherweise Wege finden, um den Prozess in Nahrungspflanzen effizienter zu gestalten, und die auch dazu beitragen könnten, etwas Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen.
