Prof. Dr. Jörg Kudla untersucht den Einfluss von Genen auf die Stressreaktion von Pflanzen. Foto: WWU - Grewer
Münster (upm), 11. Oktober 2011
Was macht Pflanzen tolerant gegenüber ungünstigen Wachstumsbedingungen? Wie bewältigen sie Stress, der durch Trockenheit oder zu salzige Böden entsteht? Diese Fragen spielen in der Landwirtschaft weltweit eine zunehmend wichtige Rolle. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert daher ein neues Verbundprojekt im Bereich Pflanzen-Biotechnologie, das sich mit diesem Thema auseinandersetzt, mit insgesamt knapp 1,6 Millionen Euro. Beteiligt ist auch die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jörg Kudla vom Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen der Westfälischen Wilhelms-Universität. Die Münsteraner erhalten 555.000 Euro.
Das aktuelle Forschungsvorhaben basiert auf Ergebnissen eines ebenfalls vom BMBF geförderten Vorgänger-Projekts. Die Wissenschaftler haben dabei den Einfluss einer Gruppe ausgewählter Gene auf die Toleranz von Tabakpflanzen gegenüber schlechten Wachstumsbedingungen untersucht. "Wir haben unsere Ideen auf Machbarkeit überprüft – es hat überraschend gut funktioniert", betont Jörg Kudla. Die Wissenschaftler haben 400 Pflanzenlinien mit einer jeweils etwas unterschiedlichen genetischen Ausstattung hergestellt und getestet, wie gut die Pflanzen bei Trockenheit oder hohem Salzgehalt des Bodens wachsen. Ein hoher Salzgehalt kann durch häufige Bewässerung entstehen – ein Dilemma, gerade in trockenen Regionen der Erde.
Die Pflanzen, die mit beiden Handicaps am besten zurechtkommen, sind nun die Kandidaten für weitere Untersuchungen. Darüber hinaus wollen die Forscher weitere Pflanzenlinien finden, die mit besonders wenig Stickstoff auskommen. "Die Herstellung von stickstoffhaltigem Dünger ist energieaufwendig und teuer. Gerade in Entwicklungsländern ist Stickstoffdünger eine wertvolle Ressource. Pflanzen, die mit relativ wenig davon auskommen und trotzdem gut wachsen, wären für die Bauern eine Verbesserung", erklärt Jörg Kudla. In den reichen Industrieländern, in denen kein Düngermangel herrscht, müsste weniger gedüngt werden – die Umwelt würde geschont.
Tabak haben die Wissenschaftler zunächst als Beispielpflanze ausgewählt, weil er in der gentechnologischen Forschung relativ leicht zu handhaben ist. Die Forscher wollen ihre Ergebnisse nun auf weitere Nutzpflanzen übertragen, zunächst auf Reis, später auch auf Mais und Weizen. Außerdem werden sie den Einfluss weiterer Gene bei Salz- und Trockenstress genauer untersuchen, die ebenfalls eine Rolle bei Reaktionen von Pflanzen auf suboptimale Umweltbedingungen spielen. "Unsere Forschung ist zwar anwendungsorientiert, aber wir lernen auch dazu, was die Grundlagenforschung angeht. So erhoffen wir uns neue Erkenntnisse über das Zusammenspiel von verschiedenen Proteinen und über die komplexen Prozesse im pflanzlichen Stoffwechsel."
Wissenschaftler der Freien Universität Berlin koordinieren das Projekt mit dem Titel "CROPTIMISE", das über drei Jahre im Rahmen des Forschungsprogramms "Pflanzenbiotechnologie der Zukunft" gefördert wird. Beteiligt sind zudem Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam-Golm sowie von BASF Plant Science.
Forschungsprogramm "Pflanzenbiotechnologie der Zukunft" AG Prof. Kudla