Forscher entdecken "Wasserregulierungsgene" in Pflanzen

Ein finnisch-amerikanisches Forscherteam hat einen durchschlagenden Erfolg bei der Entdeckung der so genannten Wasserregulierungsgene bei Pflanzen gemacht. Das Verständnis dieser Gene soll zur Entwicklung neuer trockenheitsresistenter Arten führen, berichtet BBC-Online.

Die zugrunde liegenden Gene steuern die Menge an CO2, die von Pflanzen absorbiert werden können, sowie die Menge an Wasserdampf, den sie an die Umgebung abgeben. Den Wissenschaftlern ist bekannt, dass Pflanzen einen wesentlichen Beitrag in der Regulierung der Atmosphäre spielen, indem sie CO2 aus der Luft absorbieren. Dazu nutzen Pflanzen kleine Poren – so genannte Stomata – auf ihren Blättern. Aus den Stomata wird auch Flüssigkeit wieder abgegeben.

Unter extrem trockenen Bedingungen, kann eine Pflanze 95 Prozent ihres Wassers so verlieren. Die Gene, die diesen Kreislauf regulieren, interessieren die Wissenschaftler seit Jahren. Nun ist es den Wissenschaftlern gelungen, diese genetischen Pfade zu entschlüsseln, die dafür verantwortlich sind. Die Entdeckungen haben die Forscher an Kresse gemacht. Ähnliche Mechanismen kommen allerdings auch in vielen Nahrungspflanzen wie etwa Reis vor. In den kommenden 20 Jahren soll dieses Wissen zur Züchtung neuer trockenheitsresistenter Pflanzen genutzt werden. Ob dazu gentechnisch veränderte oder herkömmliche Züchtungen verwendet werden, ist nicht klar.

Dass man auch mit konventioneller Züchtung Pflanzen resistent gegen Trockenheit machen kann, weiß der Gentechnik-Experte Werner Müller von EcoRisk. „Mit Hilfe der Selektion ist dies etwa bei Hirse und Reis gelungen“, so Müller gegenüber pressetext. Der Vorteil der konventionellen Züchtung liege für den Experten darin, dass die Pflanzen ihre neuen Eigenschaften in einer gesamtbiologischen Einheit entfalten. „Bei gentechnisch veränderten Pflanzen wird nur eine einzige Eigenschaft verändert. Im Gegensatz zur konventionellen Züchtung, die auf einer gezielten Selektion basiert und die Einheit des Genoms der Pflanzen unversehrt lässt, werden mit der Gentechnik neue Genabschnitte synthetisch aufbereitet und ins Genom geschossen (Genkanone). Bei diesem Schrotschussverfahren entstehen viele Löcher im Genom, die die allgemeine Fitness der Pflanze schwächen.

Damit nimmt man in Kauf, dass die Pflanzen in anderen Bereichen eine schlechtere Performance haben“, erklärt Müller. Ein typisches Beispiel sei etwa der höhere Wasserverbrauch von Gen-Baumwolle in Indien und Gen-Soja in Argentinien. Diese Pflanzen sind gentechnisch so verändert, dass sie gegen Schädlinge resistent sind. „Das heißt, dass sie an einem größeren Trockenstress leiden.“ Ob man den Genkomplex – der jetzt entdeckt worden ist – jemals mit einer Genkanone erfolgreich ins Genom von Kulturpflanzen schießen könne, bezweifelt Müller. Zudem bleibe fraglich, ob die durch den Beschuss geschwächten Pflanzen tatsächlich gegen Trockenstress resistent sind, da auch die Expression der gentechnischen Eigenschaften sehr schwanke.

„Umwelt kann man eben nicht planen“, meint Müller. Die Lebensbedingungen in der freien Natur entsprächen eben nicht jenen im Glashaus. „Am Feld gibt es Wetterextreme wie Dürren, Hitze, Kälte, Regen und enormen Schädlingsdruck“, so der Forscher. „Jedes Lebewesen, so auch wildlebende Pflanzen, sind genetisch optimiert auf ihre eigene Nische.“ Offensichtlich speichere das Genom die Wachstumsbedingungen über Zeiträume von zehn oder 20 Jahren und passe sich so kontinuierlich den lokalen Umweltbedingungen an. „Dies beobachtet man auch immer mehr bei Kulturpflanzen. Wie sonst ist es zu erklären, dass Landwirte durch Nachbau ihres eigenen Saatguts häufig höhere Erträge haben, als konventionell gezüchtete Hochleistungssorten. Wer wirtschaftlich überleben will, darf nicht einmal bei 100 Metern eine Spitzenleistung erbringen, sondern muss kontinuierlich sehr gute Leistungen erbringen.“

Die Züchtung auf Ertragsstabilität über einen langen Zeitraum bringe, über mehrere Jahre gerechnet, höhere Erträge als Hochleistungssorten. Was die generelle Effektivität von genetisch veränderten Pflanzen anbelangt, zeigt sich Müller sehr skeptisch. „Die Erträge dieser Sorten lassen in vielerlei Hinsicht zu wünschen übrig „, so der Experte abschließend gegenüber pressetext.