Grüne Gentechnik: Reis mit 40 Prozent mehr Ertrag

Eine chinesische Reissorte wurde so verändert, dass ihr ein erstaunliches Ertragsplus gelingt – über ein einziges Gen.

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Verschiedene Reis-Sorten.

(Bild: NIH)

Von
  • Ben Schwan

In Zeiten der Erderwärmung gibt es zunehmend Schwierigkeiten beim Anbau von Nahrung: Zu hohe Temperaturen und zu wenig Niederschlag machen den Bauern zu schaffen, einst sicher geglaubte Erträge zu erzielen. Abhilfe kann schaffen, auf Sorten zu setzen, die sowieso schon mehr Frucht tragen. Entsprechend ist die Weiterentwicklung der Nutzpflanzen von großer Bedeutung.

Dabei geht es manchmal um fünf Prozent mehr Erträge, manchmal um zehn Prozent. Wirklich bedeutsame Erfolge werden hingegen eher selten erreicht. Doch wenn, dann können sie durchschlagend sein. Das zeigt nun die Arbeit eines Forscher-Teams der Chinesischen Akademie für Agrawissenschaften (CAAS), deren Hauptsitz in Peking liegt. Die Gruppe schuf eine neue Reisvariante, die eine Ertragssteigerung von bis zu 40 Prozent erzielen kann. Damit nicht genug: Es wurde dafür nur eine einzige genetische Stellschraube verändert.

Die Gruppe um den Getreidewissenschaftler Wenbin Zhou untersuchte dazu rund 120 bekannte Reis- und Maissorten nach Regulator-Genen, die Transkriptionsfaktoren steuern, die mit der Photosynthese zu tun haben. Dabei ging es insbesondere um die Stickstoffaufnahme: Wurden die Gene in Böden mit niedrigem Stickstoffgehalt aktiviert, so die Theorie, sollten sie auch die Stickstoffaufnahme in normalen Böden erhöhen können – und damit das Wachstum anregen.

Entdeckt wurden laut der Studie, die im Journal Science erschienen ist, 13 potenzielle Genkandidaten, von denen fünf die Stickstoffaufnahme mindestens vervierfachten. Das interessanteste Gen, OsDREB1C genannt, wurde im Versuch mit einer Forschungsreissorte testweise abgeschaltet, was zeigte, dass die Pflanzen dann langsamer wuchsen. Eine oder mehrere Extrakopien des Gens sorgten hingegen für ein schnelleres Heranwachsen mit längeren Wurzeln. Weitere Verbesserungen ergaben sich bei einem zentralen Enzym für die Photosynthese, das den Energieumsatz beschleunigte.

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Eingebaut in kommerzielle Reissorten sorgten die zusätzlichen OsDREB1C-Kopien für eine Ertragserhöhung um bis zu 40 Prozent, was Forscher, die die Studie kennen, für "erstaunlich" halten. Besser noch: Das Gen soll auch in anderen Nutzpflanzen wie Weizen zu besseren Erträgen führen.

Allerdings erfolgt das Einfügen von OsDREB1C mittels Gentechnik – es handelt sich also dann um eine transgene Pflanze. Da dies nicht jedem Kunden gefällt, bestünde jedoch auch die Möglichkeit, etwas weniger kontroverse Verfahren wie die Genschere CRISPR zu verwenden. Experten rechnen auch in Zukunft mit großen Sprüngen bei der Ertragssteigerung, solange nur die richtigen Transkriptionsfaktoren gefunden werden können. Dies kann auch dabei helfen, Pflanzen besser auf trockenere oder weniger nährstoffreiche Böden vorzubereiten, die der Klimawandel mit sich bringen könnte.

(bsc)