Wenn Professor Jürgen Soll aus seinem Fenster sieht, hat er die Folgen des Klimawandels vor Augen. Das Institut des Biologen gehört zwar zur Ludwig-Maximilians-Universität in München. Aber es liegt im Vorort Planegg – inmitten von Feldern. Auf denen sieht die Saat noch ziemlich mickrig aus – denn es hat in diesem Frühling wieder nicht genug geregnet. Die Trockenheit ist leider keine Ausnahme: Es wird wärmer auf unserer Erde. Deswegen müssen Landwirte und Pflanzenzüchter umdenken. Jürgen Soll:
"Man hat vor allen Dingen auf Leistung und Ertrag gezüchtet, aber dabei ist die biologische Fitness zum Teil verloren gegangen. Weil der Bauer kümmert sich ja um sein Getreide unter bestimmten klimatischen Bedingungen und unter diesen haben die Züchter den Ertrag optimiert. Wenn sich nun die Klimaveränderungen verschieben und wir die biologische Fitness in diesem Prozess verloren haben, müssen wir sie jetzt zurückgewinnen."
Mit molekularbiologischen Methoden kann man in Pflanzen nach Genen suchen, die sie besonders hitze- und trockentolerant machen. Mehr als 15 solcher Gene wurden mittlerweile identifiziert. Eines davon steuert ein Hormon, das den Wasserhaushalt in Pflanzen reguliert. Für dieses Gen interessieren sich Jürgen Soll und andere Wissenschaftler des bayerischen Forschungsverbunds Forplanta.
Pflanzen besitzen an ihrer Blattoberfläche winzige Poren, über die Wasser verdampft. Ob die Poren sich öffnen, um Wasser abzugeben, oder geschlossen bleiben, weil die Pflanze das Wasser dringend braucht – darüber entscheidet das Pflanzenhormon Abscisinsäure. In unseren Breitengraden sind Pflanzen allerdings nicht gut auf akuten Wassermangel eingestellt: Das Stresshormon leitet die Botschaft "Poren schließen" bei Trockenheit meist nicht schnell genug weiter. Das wollen die Biologen ändern. Deshalb haben sie sich eine Modellpflanze ausgesucht, die sie genetisch so verändern, dass sie viel schneller als herkömmliche Nutzpflanzen auf Hitzestress reagiert: die als Unkraut verschrieene Ackerschmalwand. Soll:
"Hier ist unsere Klimakammer und Sie sehen die Ackerschmalwand Arabidopsis. Und Sie können erkennen, dass die verschiedene Erscheinungsbilder haben. Manche sind dunkelgrün, manche hell, kleinwüchsig – das sind unterschiedliche Mutanten, an denen wir verschiedene Effekte innerhalb des Projekts uns anschauen."
In einem ersten Schritt haben die Biologen die Ackerschmalwand genetisch so verändert, dass sie besonders sensibel auf Trockenheit reagiert. In einem zweiten Schritt wollen sie herausfinden, ob die trockentolerante Pflanze auch gegenüber anderen Einflüssen robust ist. Jürgen Soll:
"Mit der Veränderung auf Trockenheit und Hitze verändert sich auch das Verhältnis der Pflanze zu ihrer lebendigen Umwelt. Pflanzen sind ja, genau wie wir, jederzeit Angriffen ausgesetzt gegenüber Pilzen, Viren und Bakterien. Und wir müssen natürlich untersuchen, ob unsere Pflanze anfälliger wird gegenüber solchen äußeren Faktoren und da haben wir einige typische Bakterien ausgesucht und Pilze, die wir damit untersuchen werden."
Hält die genveränderte Pflanze den Angriffen durch Bakterien und Pilze stand, kommt der nächste Schritt. Langfristig wollen die Forscher die Genabschnitte, die die Ackerschmalwand trockentolerant machen, auf Rapspflanzen übertragen. Die sind nämlich sehr nah mit der Ackerschmalwand verwandt. Doch bis es den ersten trockentoleranten Raps in Deutschland gibt, können noch einmal zehn Jahre ins Land gehen. Denn die gentechnisch veränderten Pflanzen müssen draußen auf dem Feld getestet werden. Freilandversuche sind aber umstritten und in Deutschland sehr streng geregelt. In anderen Ländern sind solche Versuche seit 15 Jahren Realität. Weltweit testen Wissenschaftler und Konzerne gentechnisch veränderten Reis, Soja, Tomaten oder Weizen. Nutzpflanzen, deren Gene vollständig entschlüsselt sind, wie zum Beispiel Hirse oder Reis, könnte es schon bald in trockentoleranten Varianten geben. Den ersten gentechnisch veränderten trockentoleranten Mais wollen die Firmen Monsanto und BASF kommendes Jahr zusammen auf den Markt bringen.
"Man hat vor allen Dingen auf Leistung und Ertrag gezüchtet, aber dabei ist die biologische Fitness zum Teil verloren gegangen. Weil der Bauer kümmert sich ja um sein Getreide unter bestimmten klimatischen Bedingungen und unter diesen haben die Züchter den Ertrag optimiert. Wenn sich nun die Klimaveränderungen verschieben und wir die biologische Fitness in diesem Prozess verloren haben, müssen wir sie jetzt zurückgewinnen."
Mit molekularbiologischen Methoden kann man in Pflanzen nach Genen suchen, die sie besonders hitze- und trockentolerant machen. Mehr als 15 solcher Gene wurden mittlerweile identifiziert. Eines davon steuert ein Hormon, das den Wasserhaushalt in Pflanzen reguliert. Für dieses Gen interessieren sich Jürgen Soll und andere Wissenschaftler des bayerischen Forschungsverbunds Forplanta.
Pflanzen besitzen an ihrer Blattoberfläche winzige Poren, über die Wasser verdampft. Ob die Poren sich öffnen, um Wasser abzugeben, oder geschlossen bleiben, weil die Pflanze das Wasser dringend braucht – darüber entscheidet das Pflanzenhormon Abscisinsäure. In unseren Breitengraden sind Pflanzen allerdings nicht gut auf akuten Wassermangel eingestellt: Das Stresshormon leitet die Botschaft "Poren schließen" bei Trockenheit meist nicht schnell genug weiter. Das wollen die Biologen ändern. Deshalb haben sie sich eine Modellpflanze ausgesucht, die sie genetisch so verändern, dass sie viel schneller als herkömmliche Nutzpflanzen auf Hitzestress reagiert: die als Unkraut verschrieene Ackerschmalwand. Soll:
"Hier ist unsere Klimakammer und Sie sehen die Ackerschmalwand Arabidopsis. Und Sie können erkennen, dass die verschiedene Erscheinungsbilder haben. Manche sind dunkelgrün, manche hell, kleinwüchsig – das sind unterschiedliche Mutanten, an denen wir verschiedene Effekte innerhalb des Projekts uns anschauen."
In einem ersten Schritt haben die Biologen die Ackerschmalwand genetisch so verändert, dass sie besonders sensibel auf Trockenheit reagiert. In einem zweiten Schritt wollen sie herausfinden, ob die trockentolerante Pflanze auch gegenüber anderen Einflüssen robust ist. Jürgen Soll:
"Mit der Veränderung auf Trockenheit und Hitze verändert sich auch das Verhältnis der Pflanze zu ihrer lebendigen Umwelt. Pflanzen sind ja, genau wie wir, jederzeit Angriffen ausgesetzt gegenüber Pilzen, Viren und Bakterien. Und wir müssen natürlich untersuchen, ob unsere Pflanze anfälliger wird gegenüber solchen äußeren Faktoren und da haben wir einige typische Bakterien ausgesucht und Pilze, die wir damit untersuchen werden."
Hält die genveränderte Pflanze den Angriffen durch Bakterien und Pilze stand, kommt der nächste Schritt. Langfristig wollen die Forscher die Genabschnitte, die die Ackerschmalwand trockentolerant machen, auf Rapspflanzen übertragen. Die sind nämlich sehr nah mit der Ackerschmalwand verwandt. Doch bis es den ersten trockentoleranten Raps in Deutschland gibt, können noch einmal zehn Jahre ins Land gehen. Denn die gentechnisch veränderten Pflanzen müssen draußen auf dem Feld getestet werden. Freilandversuche sind aber umstritten und in Deutschland sehr streng geregelt. In anderen Ländern sind solche Versuche seit 15 Jahren Realität. Weltweit testen Wissenschaftler und Konzerne gentechnisch veränderten Reis, Soja, Tomaten oder Weizen. Nutzpflanzen, deren Gene vollständig entschlüsselt sind, wie zum Beispiel Hirse oder Reis, könnte es schon bald in trockentoleranten Varianten geben. Den ersten gentechnisch veränderten trockentoleranten Mais wollen die Firmen Monsanto und BASF kommendes Jahr zusammen auf den Markt bringen.