Prof. Dr. Jörg Kudla will Nutzpflanzen widerstandsfähiger gegen umweltbedingten Stress machen, um Ernteverluste zu vermindern. Foto: Peter Grewer
Münster (upm), 18. März 2008
Auch Pflanzen können an Stress leiden. Der kann viele Ursachen haben - zum Beispiel Trockenheit oder Kälte. Pflanzen-Stress führt zu Ernteeinbußen. Um die Verluste zu mindern, beteiligen sich Prof. Dr. Jörg Kudla und seine Mitarbeiter vom Institut für Botanik der Universität Münster an einem Forschungsprojekt, das Nutzpflanzen gegenüber umweltbedingtem Stress toleranter machen soll.
Das mit Beginn des Jahres 2008 gestartete Projekt wird im Rahmen der Initiative "GABI FUTURE" vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über drei Jahre mit insgesamt rund 1,2 Millionen Euro gefördert. Neben der münsterschen Arbeitsgruppe sind Forscher von der Freien Universität Berlin und dem Max-Planck-Institut (MPI) für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam-Golm beteiligt. Durch die GABI-FUTURE-Initiative soll die Pflanzengenomforschung in Deutschland gestärkt werden.
Die münsterschen Forscher untersuchen dabei drei verschiedene Stressfaktoren: Kälte, Trockenheit und Kochsalz. "In trockenen Gebieten, zum Beispiel in Australien, ist die Versalzung von landwirtschaftlichen Nutzflächen ein großes Problem", erklärt Prof. Kudla. Mit jedem Schwall Gießwasser gelangt auch Salz in den Boden. Dadurch wird der Boden immer salziger. Darunter leiden die Pflanzen, und der Boden wird schließlich unbrauchbar.
Pflanzen sind dem Stress allerdings nicht völlig hilflos ausgeliefert, sondern sie reagieren auf die Umwelt. So können sie bei Trockenheit die Verdunstung über die Blattoberflächen drosseln. Stress-Signale setzen in der Pflanze Signalketten in Gang, wodurch die Aktivität bestimmter Gene gesteigert wird. Am Ende der Ketten werden dadurch gezielt Proteine produziert, die die Toleranz der Pflanze gegenüber Stress erhöhen - zum Beispiel die Toleranz gegenüber Trockenheit.
Am Anfang der Signalkette stehen ebenfalls bestimmte Proteine - sie regulieren die Aktivität der jeweiligen Gene. "Wir haben herausgefunden, dass verschiedene Stressfaktoren die gleichen Proteine am Anfang der Signalkette aktivieren", erklärt Prof. Kudla. Die Wissenschaftler wollen die Signalkette so verändern, dass die Pflanzen toleranter gegenüber Stress werden. Während sich bisherige Forschungsansätze auf die Steuerproteine am Ende der Signalkette konzentrierten, die für einzelne Stressfaktoren spezifisch sind, verfolgen die münsterschen Wissenschaftler und ihre Partner einen anderen Ansatz: Sie setzen am Anfang der Signalkette an. Dadurch sollen die Pflanzen gleichzeitig toleranter gegenüber verschiedenen Stressfaktoren werden.
"Insgesamt gehen 40 bis 50 Prozent der möglichen Ernteerträge auf Grund von Stressfaktoren wie Kälte und Trockenheit verloren", warnt Prof. Kudla. Stresstolerante Pflanzen sollen Verluste vermindern - möglicherweise wird dieser Ansatz künftig durch den Klimawandel und eine wachsende Weltbevölkerung noch bedeutsamer.