(R) Evolution in der Pflanzenzüchtung: Neue Optionen für eine bessere Photosynthese

Bild: Universität Wageningen

Es scheint so logisch: Jede Pflanze trägt Chloroplasten, die zum optimalen Wachstum und zur Entwicklung der Pflanze beitragen. Zumindest ist das immer so angenommen worden. Dies hat sich jedoch als falsch herausgestellt, wie Forscher der Wageningen University & Research (WUR) in einer heute in Nature Plants veröffentlichten wissenschaftlichen Veröffentlichung gezeigt haben.

In dem Artikel beschreiben die Forscher eine Methode, die die Organellen (insbesondere die für die Photosynthese wesentlichen Chloroplasten und Mitochondrien, die Energie erzeugen) einer Pflanze vollständig durch die Organellen einer anderen Pflanze ersetzen kann, während die Chromosomen unverändert bleiben. Sie forschten an der Ackerkresse (Arabidopsis thaliana).

Der Forscher Erik Wijnker: „Da es nun möglich ist, die Organellen einer Pflanze mithilfe eines effizienten genetischen Tricks zu ersetzen, können wir die ursprünglichen Pflanzen mit Pflanzen vergleichen, die über die„ neuen “Organellen verfügen. So lässt sich leicht feststellen, welche neuen Kombinationen von Organellen und Chromosomen zu den besten Pflanzeneigenschaften führen. Zum Beispiel wissen wir jetzt vorab, dass die Photosynthese für eine bestimmte Art von Chloroplasten verbessert wird, wenn wir sie in eine Ackerschmalwand legen. “

Bedeutung der Photosynthese

Pflanzen nutzen nur einen Bruchteil des absorbierten Sonnenlichts für die Photosynthese. Die Verbesserung dieses Prozesses wird als Schlüssel für ein effizienteres Pflanzenwachstum angesehen, das den ökologischen Fußabdruck der Landwirtschaft verringern und es uns ermöglichen wird, die wachsende Weltbevölkerung in Zukunft besser zu ernähren. Lange Zeit glaubte man, die Photosynthese könne nicht verbessert werden.

In den letzten Jahren wurden verschiedene Methoden entwickelt, unter anderem bei WUR, um die Photosynthese von Pflanzen so zu verbessern, dass ein größerer Teil des eingefangenen Sonnenlichts für die Biomasseproduktion genutzt werden kann. Gelingt dies, können Pflanzen mit verbesserter Photosynthese einen wichtigen neuen Beitrag zur Bekämpfung des Ernährungsproblems leisten, ohne das Klima weiter zu schädigen.

Nachdem wir gezeigt haben, dass dies zu Pflanzen mit einer besseren Leistung führen kann, sind einige Unternehmen daran interessiert, ob dies auch für ihre Kulturpflanzen gilt. Es bietet uns eine neue Möglichkeit zu untersuchen, ob wir die Photosynthese von Pflanzen besser verstehen und verbessern können, indem wir neue Kombinationen erstellen und testen.

Eine Revolution in der Pflanzenzüchtung?

Derzeit wird die natürliche Variation der Chlorophlasten und Mitochondrien in der Pflanzenzüchtung kaum genutzt. Forscher Pádraic Flood: „Es gibt eine enorme natürliche Variation bei Chloroplasten, aber es fehlten den Forschern einfache Methoden, um festzustellen, welche Chloroplasten die gewünschten Eigenschaften besaßen.“

Der Beitrag von Chlorophyll und Mitochondrien zum Wachstum der Pflanze ist bekanntermaßen schwer einzuschätzen. Die in dieser Veröffentlichung beschriebene Methode erleichtert dies erheblich und macht die Nutzung dieses Wissens für Zuchtbetriebe erheblich zugänglicher.

Doktorand Tom Theeuwen: „Der Trick, den wir für die Ackerschmalwand verwendet haben, basiert auf genetischen Veränderungen. Die Verwendung für Ackerschmalwand unterliegt in Europa strengen Regeln, aber mit den gegenwärtigen modernen Züchtungsmethoden ist es glücklicherweise sehr gut möglich, ähnliche neue zu machen Kombinationen von Organellen und Chromosomen in kurzer Zeit. Nachdem wir gezeigt haben, dass dies zu Pflanzen mit einer besseren Leistung führen kann, sind einige Unternehmen daran interessiert, ob dies auch für ihre Kulturpflanzen gilt. Es bietet uns eine neue Möglichkeit zu untersuchen, ob wir die Photosynthese von Pflanzen besser verstehen und verbessern können, indem wir neue Kombinationen erstellen und testen. “

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