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Wissen Forscher entwickeln Reis mit 27 Prozent mehr Ertrag
Nachrichten Wissen Forscher entwickeln Reis mit 27 Prozent mehr Ertrag
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17:53 13.01.2019
Reis gehört zu den wichtigsten Nahrungsmitteln auf der Welt. Quelle: dpa-tmn
Guangzhou

Es ist ein wichtiger Schritt beim Kampf gegen Hunger: Chinesische Wissenschaftler haben den Ertrag von Reispflanzen durch eine Veränderung des Stoffwechsels um bis zu 27 Prozent gesteigert. Sie setzten dafür Gene der Pflanze an anderer Stelle des Erbguts ein und erhöhten so die Photosynthese-Leistung. Das Verfahren stellt die Gruppe um Xin-Xiang Peng von der South China Agricultural University in Guangzhou im Fachmagazin „Molecular Plant“ vor.

„Nahrungsmittelknappheit in Zusammenhang mit dem Wachstum der Weltbevölkerung wird ein ernstes Problem sein, dem sich unser Planet stellen muss“, wird Peng in einer Mitteilung der Zeitschrift zitiert. Daher wolle er mit seinem Team den Stoffwechsel der Reispflanze verbessern. Denn bei dem Prozess, bei dem die Pflanze aus Kohlendioxid (CO2), Wasser und der Energie des Sonnenlichts Glucose als Grundbaustoff und Energieträger herstellt, entsteht auch Glykolat. Dieser für die Pflanze giftige Stoff muss durch einen energieaufwendigen Prozess – die sogenannte Photorespiration oder Lichtatmung – abgebaut werden.

Pflanzen haben höhere Photosynthese-Rate

Peng und Kollegen sorgten mit Mitteln der Biotechnologie dafür, dass in den Chloroplasten, in denen die Photosynthese abläuft, drei Enzyme zum Einsatz kommen: Glykolat-Oxidase, Oxalat-Oxidase und Katalase. Diese sorgen dafür, dass ein Teil des Glykolats unter Sauerstoffverbrauch zu Oxalat und dann weiter zu CO2 und Wasserstoffperoxid abgebaut wird. Das ebenfalls schädliche Wasserstoffperoxid wird mit Hilfe von Katalase in Wasser und Sauerstoff zerlegt.

Normalerweise werden bei der Lichtatmung in den Mitochondrien, den Zellkraftwerken, CO2 und Ammoniak abgeschieden. Durch die Veränderung des Stoffwechsels geht der Pflanze nun weniger Ammoniak – und damit wichtiger Stickstoff – verloren. Zugleich entsteht mehr CO2 in den Chloroplasten, wo es dann für die Photosynthese zur Verfügung steht. Die genetisch veränderten Pflanzen, die Forscher sprechen von GOC-Reis, zeigen eine höhere Photosynthese-Rate, schnelleres Wachstum und einen größeren Ertrag an Reiskörnern.

Ähnliches Prinzip beim Tabak

Der Ertrag ist dann besonders groß, wenn viel Licht zur Verfügung steht. Er könnte zudem noch größer ausfallen, wenn das genveränderte Saatgut besser keimen würde. Denn es keimt zum Teil deutlich schlechter als Samen vom Wildtyp der Pflanze. „Es wird laufend versucht zu enthüllen, wie genau die reduzierte Keimungsrate bei GOC-Reis zustande kommt, um diesen Mangel zu überwinden und das Kornertragspotenzial zu maximieren“, schreiben die Wissenschaftler in ihrem Fazit.

Ein ähnliches Prinzip, nämlich den Prozess der Lichtatmung abzukürzen und in den Chloroplasten mehr CO2 bereitzustellen, hatten US-Forscher kürzlich bei genverändertem Tabak in der Fachzeitschrift „Science“ vorgestellt. Die Gruppe um Donald Ort von der University of Illinois in Urbana verwendete für die Veränderung des Stoffwechsels allerdings artfremde Gene, nämlich vom Riesenkürbis und von einer Grünalgenart.

Von RND/Stefan Parsch/dpa

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