Agrarwissenschaften

Weizen ist eine der wichtigsten Getreidesorten weltweit und Weizenprodukte wie Brot oder Nudeln sind weitverbreitete Grundnahrungsmittel. Wissenschaftler vom Helmholtz Zentrum München und internationale Kollegen haben jetzt die Genomsequenz von Ziegenaugengras (Aegilops tauschii), einem Vorfahren des Brotweizens, entschlüsselt.

Maisschädlinge sind weltweit die größten Feinde der Landwirte. Sie sind für verheerende Ernteausfälle verantwortlich und lassen sich kaum bekämpfen. Zu den hartnäckigsten Fraßfeinden zählt der Westliche Maiswurzelbohrer Diabrotica virgifera virgifera, der die Pflanze, wie der Name schon andeutet, an der Wurzel attackiert. Der ursprünglich aus Mittelamerika stammende Schädling setzt Europas Maisbauern seit Jahren heftig zu. Sämtliche Versuche, ihm mit biologischen Waffen den Garaus zu machen, waren wenig erfolgreich.

Sonnenlicht gibt Pflanzen die Energie zum Wachsen: Mittels Photosynthese werden Kohlenstoff und Wasser in Zucker und Sauerstoff umgewandelt. Der Hauptakteur dieses wichtigen biologischen Prozesses ist das Enzym Rubisco. Das Schlüsselenzym katalysiert den ersten Schritt der Kohlenhydratproduktion in Pflanzen, die Fixierung von Kohlendioxid. Dabei nutzen Pflanzen das CO₂, um Biomasse aufzubauen und für ihr Wachstum die nötige Energie zu erzeugen. Allerdings ist das Schlüsselenzym sehr ineffizient und arbeitet nur langsam.

Pflanzen produzieren unzählige Inhaltsstoffe mit ganz unterschiedlichen Aufgaben und Wirkungen, die auch Mensch und Tier zugute kommen. Die Gewinnung dieser Stoffe aus ihren natürlichen Produzenten ist jedoch sehr schwierig. Mittlerweile können zwar viele Stoffe in Bakterien produziert werden, doch eine Produktion in Pflanzen schien bisher unmöglich.

Die Bioökonomie lebt in vielen Bereichen von pflanzlichen Rohstoffen. Was meist etablierte erdölbasierte Alternativen ersetzt und dadurch klimafreundlich ist, muss jedoch noch lange nicht nachhaltig sein. Agrar- und forstwirtschaftliche Abfälle wie Rinde, Holzreste und Stroh erfüllen als Rohstoffe dieses Ziel weit besser als eigens für die stoffliche oder energetische Nutzung angebaute Pflanzen. Doch selbst hier kann es Schattenseiten geben, die erkannt und gegen den Nutzen abgewogen werden sollten.

Hitze und Dürre setzen Nutzpflanzen seit Jahren vermehrt zu und sorgen vielerorts für Ernteverluste. Experten gehen davon aus, dass in Folge des Klimawandels Pflanzen immer öfter unter Wassermangel leiden werden. Rainer Hedrich von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg forscht seit Jahrzehnten zum Wasserhaushalt von Pflanzen. Gemeinsam mit Forschenden der Universität Adelaide in Australien stieß der Würzburger Pflanzenwissenschaftler nun auf einen völlig neuen Mechanismus, der den Wasserverlust steuert.