Wissenschaftler haben Pflanzen gentechnisch verändert, um der Photosynthese einen enormen Schub zu verleihen. Sie hoffen, eines Tages den Ertrag von Nahrungspflanzen wie Reis und Weizen zu verbessern, heißt es in einem neuen Artikel.

Aufgrund der wachsenden Bevölkerung nimmt die Nachfrage nach pflanzlichen Produkten weiter zu. Diese Herausforderung hat zur Entwicklung von Dingen wie Pestiziden, Fortschritten bei der Bewässerung und einer stärkeren Mechanisierung des landwirtschaftlichen Prozesses geführt. Die Forscher hoffen nun, dass sie durch genetische Modifikation den Prozess optimieren können, mit dem Pflanzen Sonnenlicht und Kohlendioxid nutzen, um sich selbst Treibstoff zu erzeugen, die als Photosynthese bezeichnet wird.

"Das ist unser Ziel, eine Kulturpflanze zu entwickeln, die eine Lösung für alle photosynthetischen Probleme bietet", sagte Studienautor Amanda Cavanagh, Postdoc-Forscherin an der University of Illinois, gegenüber Gizmodo.

Die Photosynthese ist eine unglaubliche chemische Reaktion, aber nicht perfekt. In Gegenwart von Sauerstoff ist ein als Photorespiration bezeichneter Prozess erforderlich, um ein Nebenprodukt namens Glykolat zu entfernen, das für die Pflanze toxisch ist. Dies kann den Photosyntheseprozess 20 bis 50 Prozent Effizienz kosten, insbesondere in heißen und trockenen Klimazonen, wie in dem in Science veröffentlichten Artikel beschrieben. Die Wissenschaftler fragten sich, ob es einen effizienteren Weg gibt, um die toxischen Nebenprodukte zu entfernen.

Die Forscher verwendeten Computersimulationen, um drei neue Prozesse für das Glykolat zu entwerfen. Dann spalteten sie neue DNA in die Chloroplasten der Tabakpflanzen, wo Photosynthese stattfindet. Sie haben auch verhindert, dass Glykolat die Chloroplasten verlässt, um sicherzustellen, dass sie die alternativen Prozesse durchführen, statt die Photorespiration zu übernehmen. Die Biomasse der Pflanzen wurde um über 40 Prozent gesteigert.

Die Forschung wurde durch ein Stipendium der Bill and Melinda Gates Foundation finanziert.

Die Zeitung beeindruckte mindestens einen externen Forscher, mit dem wir gesprochen haben, Maureen Hanson, Professorin in der Abteilung für Molekularbiologie und Genetik an der Cornell University. Sie bemerkte nicht nur die Verbesserung des Wachstums, sondern auch die Tatsache, dass die Forscher ihre Tests in einem Feld statt in einem Gewächshaus durchgeführt haben.

Es gibt noch viel mehr Arbeit zu erledigen, und es kann ein Jahrzehnt oder Jahrzehnte dauern, bis Sie diese Technik auf Farmen sehen. Schließlich wurde die Studie mit Tabak durchgeführt, weil Tabak Blätter bildet, daher ist es offensichtlich, wenn sich die Pflanzen als Gruppe besser fühlen. Die Wissenschaftler hinter der Arbeit hoffen, stattdessen die Methoden auf Nahrungspflanzen wie Sojabohnen anwenden zu können. Und bevor er auf den Markt kommt, muss er die notwendigen regulatorischen Hürden überwinden. Wissenschaftler müssen zeigen, dass die Änderungen sicher sind und keine unerwarteten Nebenwirkungen verursachen.

Die Aufladung der Photosynthese ist eine faszinierende Lösung, um den Hunger in der Welt zu reduzieren, und dieser Prozess wurde bisher durch genetische Veränderung und selektive Züchtung nicht berührt. Aber dieses Papier bestätigt, was wir schon länger gesagt haben: Die letzte Grenze in der industriellen Landwirtschaft wird genau den Prozess hacken, durch den sich die Pflanze ernährt und überlebt.

Ausgewähltes Bild: James Baltz / UI College für Agrar-, Verbraucher- und Umweltwissenschaften