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Gentechnik lässt Pflanzen der Dürre trotzen

11.08.2003


Links die unveränderte Ackerschmalwand, rechts zwei genetisch modifizierte Varianten. Die Aufnahme wurde nach zehn Tagen "Labor-Dürre" gemacht. Foto: AG Bartels


Wissenschaftler der Universität Bonn haben ein Gen identifiziert, das Pflanzen resistenter gegen Wassermangel macht. Sie konstruierten eine Variante, in der das Dürre-Gen häufiger abgelesen wurde. Erfreuliches Resultat: Die gentechnisch veränderte Modellpflanze trotzt der Trockenheit deutlich länger als die Wildpflanze. Die Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe von "The Plant Journal" publiziert (Band 35 Ausgabe 4 Seite 452 ff). Langfristig können sie vielleicht zur Entwicklung trockenresistenter Nutzpflanzen beitragen.


Die Wiederauferstehungspflanze trägt ihren Namen zu Recht: Bei Wassermangel verdorrt der südafrikanische Rachenblütler zu einem unansehnlich bräunlichen Gewächs. Doch wenn nach Wochen oder Monaten der lang ersehnte Regen fällt, kehrt binnen weniger Stunden wie durch Geisterhand das Grün in die scheinbar toten Blätter zurück. Bis zu 95 Prozent ihrer Wasserreserven kann die Pflanze unbeschadet verlieren und fällt dabei in einen Tiefschlaf, in dem sie ihren Stoffwechsel nahezu auf Null zurückschraubt.

Der Notfallplan der Wiederauferstehungspflanze steht in ihrem Erbgut: Eine ganze Reihe ihrer Gene wird nur bei Wassermangel abgelesen, andere werden komplett abgeschaltet. "Indem wir schauen, welche Erbanlagen hauptsächlich bei Trockenheit aktiv sind, versuchen wir zu verstehen, welche molekularen Vorgänge die Pflanze so unempfindlich machen", erklärt Professor Dr. Dorothea Bartels vom Botanischen Institut der Universität Bonn. Ihre Arbeitsgruppe konnte so eine Erbanlage identifizieren, die bei Wassermangel weit häufiger abgelesen wird als sonst. Erstaunlicherweise fanden die Forscher bei der heimischen Ackerschmalwand ein Gen, das dem der Wiederauferstehungspflanze sehr ähnlich ist - "ein großer Glücksgriff", so Professor Bartels. Denn die Ackerschmalwand (wissenschaftlich Arabidopsis thaliana) ist gewissermaßen die Labormaus der Pflanzengenetiker: Ein einfach zu züchtender und genetisch leicht zu verändernder Modellorganismus, dessen Erbgut zudem schon komplett sequenziert wurde.


Das Dürre-Gen sorgt dafür, dass die Pflanze mit bestimmten Giftstoffen besser fertig wird, die sich unter Trockenstress vermehrt bilden. Es enthält den Bauplan für das Entgiftungs-Enzym Aldehyd-Dehydrogenase (ALDH). Die Bonner Wissenschaftler schalteten dem ALDH-Gen der Ackerschmalwand eine Art Turbolader vor, der dafür sorgt, dass es erheblich häufiger abgelesen wird. Mit Erfolg: Die gentechnisch veränderten Pflanzen produzierten nicht nur deutlich mehr ALDH, sie überstanden auch erheblich längere Dürreperioden. Erst nach 16 Tagen ohne Wasser waren sie komplett vertrocknet - die Wildpflanzen überlebten nur 12 Tage ohne das lebenswichtige Nass. Auch mit erhöhten Salzkonzentrationen - in Böden trockener Regionen ein häufig anzutreffendes Phänomen - wurden die Pflanzen mit dem Turbo-Gen besser fertig.

Langfristig können Ergebnisse wie diese vielleicht zur Entwicklung trockenresistenter Mais-, Weizen- oder Soja-Sorten beitragen. Bedarf besteht zur Genüge: Nach einer Studie des International Water Management Institute wird bis zum Jahr 2025 ein Drittel der Weltbevölkerung in wasserarmen Regionen leben. Tragischerweise sind gerade die Ärmsten der Armen besonders betroffen, die zum Überleben auf den Ertrag ihrer Felder angewiesen sind. Doch auch die Industrieländer bleiben von dieser Entwicklung nicht verschont: Allein der Dürre von 1983 fielen in den USA die Hälfte der gesamten Mais- und ein Drittel der Sojabohnen-Ernte zum Opfer - ein Schaden in Höhe von zehn Milliarden Dollar. Und die deutschen Landwirte rechnen angesichts der diesjährigen extremen Trockenperiode mit bis zu 80prozentigen Ernteeinbußen.


Ansprechpartnerin:
Professor Dr. Dorothea Bartels
Botanisches Institut der Universität Bonn
Tel.: 0228/73-2070
Fax: 0228/73-2689
E-Mail: dbartels@uni-bonn.de


Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/Aktuelles/Presseinformationen/2003/284.html

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