Forscher verbessern Photosynthese

Um zu wachsen, brauchen Pflanzen Sonnenlicht. Mit Hilfe von Gentechnik haben Forscher diesen Prozess nun verbessert. In Feldversuchen wurden die genveränderten Tabakpflanzen um 14 bis 20 Prozent größer.

Um Wasser und CO2 in Energie zu verwandeln, nutzen Pflanzen Sonnenlicht - man nennt das Photosynthese. Zu viel Sonne ist aber auch nicht gut, es schädigt die Zellen und die Blätter bleichen aus. Um das zu verhindern, besitzen Pflanzen einen natürlichen Sonnenschutz: Aktiviert wird der Mechanismus („non-photochemical quenching“), wenn es ihnen zu hell wird - das überschüssige Licht wird dann in Form von Wärme abgegeben.

Sobald es wieder schattiger wird, schaltet sich der Schutz zwar ab, die Deaktivierung verläuft allerdings sehr träge. Laut den Forschern um Johannes Kromdijk von der University of Illinois verläuft dadurch die Photosynthese bis zu einer Stunde gebremst. Dabei geht den Pflanzen eine Menge ungenützter Energie verloren. Also setzten die Forscher genau dort an.

Schutzmechanismus schnell deaktiviert

Sie verpassten Tabakpflanzen zusätzliche Gene aus der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), einer beliebten Modellpflanze. Die Gene sind für die Aufhebung des Schutzmechanismus zuständig. In den Tabakpflanzen sollten sie ebendiese beschleunigen.

Grafische Darstellung: Optimierte Photosynthese
Julie MacMahon

Nach den ersten Versuchen im Labor und im Glashaus pflanzten die Forscher die Pflanzen auf einem Feld. Der Stamm, die Blätter und die Wurzeln wuchsen tatsächlich schneller als bei den nicht modifizierten Pflanzen, um 14 bis 20 Prozent innerhalb von 22 Tagen. Laut den Forschern hatte der Eingriff zudem keine erkennbaren Nebenwirkungen.

Dieselbe Technik will das Team nun bei Mais, Reis und anderen Nutzpflanzen testen. Das Ziel sind größere Früchte und höhere Erträge.

Möglicherweise ließe sich das Ganze auch bewerkstelligen, ohne Gene zwischen Arten zu transferieren - derartige Methoden sind sehr umstritten und in vielen Ländern wie z.B. Österreich derzeit gar nicht erlaubt.

Man könnte aber auch das Erbgut der Pflanzen selbst verändern, z.B. mit Hilfe moderner Verfahren wie der „Gen-Schere“ CRISPR/Cas, das sich noch im rechtlichen Graubereich befindet.

Eva Obermüller, science.ORF.at

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