Viel mehr als
grüne Blätter

Die Grundlagen der Photosynthese lernen Kinder in der Schule: Mithilfe des grünen Blattfarbstoffs Chlorophyll nehmen Pflanzen Energie in Form von Sonnenlicht auf. Diese Energie nutzen sie dazu, aus dem Kohlenstoffdioxid in der Luft und dem Wasser im Boden Sauerstoff und Zucker zu bilden.

„Wir wissen aber heute, dass die Photosynthese wesentlich komplexer ist und aus etwa 170 voneinander abhängigen Schritten besteht“, sagt Wolfgang Koch, Group Lead Yield Traits bei KWS. Um die Hintergründe und Prozesse der Photosynthese noch besser zu verstehen, beteiligt sich KWS als Konsortiumspartner an dem EU-Forschungsprojekt CAPITALISE.

Das auf fünf Jahre angelegte Projekt mit einem Fördervolumen von rund neun Millionen Euro wird unter anderem von den Universitäten Cambridge und Essex, dem Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung, dem Julius Kühn-Institut sowie verschiedenen Industriepartnern unterstützt. Die Koordination des Projekts übernimmt die Universität Wageningen.

Ein wichtiges Ziel ist es, die photosynthetische Effizienz von Pflanzen zu erhöhen und neue Sorten mit diesem Merkmal zu entwickeln. Denn die Photosynthese unterscheidet sich je nach Pflanze und Kulturart hinsichtlich des Stoffwechselweges, der zur Fixierung von Kohlendioxid genutzt wird. Die Photosynthese lässt sich grundsätzlich in die zwei Hauptklassen C3 und C4 unterteilen. In gemäßigten Regionen wie zum Beispiel in Mitteleuropa nutzen die meisten Kulturpflanzen, darunter Getreidearten wie Weizen und Gerste, aber auch Zuckerrüben und Kartoffeln die C3-Photosynthese. Die C4-Photosynthese, die evolutiv jünger ist und besser an heiße und trockene Regionen angepasst, ist dagegen bei Pflanzen wie Mais, Sorghum und Hirse verbreitet.

Zehn Prozent mehr Ertrag durch verbesserte Photosynthese

Versuche mit Tabak und Schaumkresse haben gezeigt, dass sich die Photosynthese durch Anpassung deutlich verbessern lässt und dass dies zu einer Ertragssteigerung von mehr als zehn Prozent führen kann. „Diese Erkenntnisse möchten wir vom Labor aufs Feld und auf andere Nutzpflanzen übertragen“, erklärt Frank Ludewig. Dabei fokussiert sich KWS im ersten Schritt auf die Gerste und stellt zum Beispiel für Validierungsversuche im Rahmen des Projekts Flächen sowie züchterische Expertise zur Verfügung.

Identifiziert werden genetische Variationen mit dem gewünschten Merkmal, die entweder natürlich vorkommen oder die sich aus traditionellen Methoden der Mutagenese ergeben. Dabei gilt es, komplexe Wechselwirkungen zwischen physiologischen Parametern sowie verschiedenen Umweltbedingungen zu berücksichtigen.

„Für uns ist CAPITALISE von großem Interesse, da das Projekt einen starken Züchtungsfokus hat und es nicht um Grundlagenforschung, sondern um die konkrete Anwendbarkeit beim Landwirt geht“, erläutert Wolfgang Koch. „Unser Ziel ist es, neue trockentolerante Sorten zu entwickeln, die unseren Landwirten in aller Welt auch in Zukunft einen ertrags­sicheren Anbau ermöglichen“, ergänzt Frank Ludewig.

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