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Der Superheld vom Feld

Wunderweizen gegen den Welthunger Der Superheld vom Feld

Wissenschaftler wollen den genetischen Code des Weizens knacken. Dadurch könnten neue Sorten gezüchtet werden, die auch unter widrigsten Bedingungen gedeihen – und so einen entscheidenden Beitrag im Kampf gegen den Welthunger leisten.

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Mit Genforschung gegen den Welthunger: Forscher arbeiten an der Entschlüsselung des Weizengenoms – um das Getreide widerstandsfähiger und ertragreicher zu machen.

Quelle: Armin Weigel / dpa

Goethe hat sich auf nahezu alles einen Reim gemacht. Auch aufs Getreide: "Und blüht der Weizen, so reift er auch", dichtete er einst, "Das ist immer so – ein alter Brauch. Und schlägt der Hagel die Ernte nieder / übers andere Jahr trägt der Boden wieder."

Seit den Tagen dieses tröstlich gemeinten Vierzeilers ist der Weizen global bedeutsam geworden. 20 Prozent des Weltkalorienbedarfs werden heute durch ihn gedeckt, für 35 Prozent der Menschheit ist er das Grundnahrungsmittel Nummer eins. 1993/94 wurden 552 Millionen Tonnen weltweit konsumiert, 2015/16 sind es schon 711 Millionen.

Die Hauptanbaugebiete sind längst nicht mehr nur Europa und die USA, sondern China und Indien. Weizen wird allein in China inzwischen auf 24 200 000 Hektar angebaut. "Die Globalisierung hat eine Änderung der Ernährungsgewohnheiten mit sich gebracht", sagt der Weizengenomforscher Nils Stein.

Mehr Körner, weniger Missernten

Bei all diesen Veränderungen haben fast 800 Millionen Menschen immer noch nicht genug zu essen. Aktuell sind 50 Millionen Menschen in Äthiopien, Südsudan, Somalia und Simbabwe gar vom Verhungern bedroht. Der Klimawandel wird in Zukunft häufigere und heftigere Hungersnöte mit sich bringen, vor allem im ohnehin schon wüstenreichen Afrika. Und die Menschheit wächst: 2050 werden wir 9,6 Milliarden Menschen sein.

Dem Weizen wird nun zugetraut, als eine Art Superheld der kultivierten Flora den Welthunger zu besiegen. Der Brotweizen könnte deutlich ertragreicher und resistenter gezüchtet werden gegen Krankheiten und Schädlingsbefall. Mehr Körner, weniger Missernten – wenn erst sein Genpool entschlüsselt ist.

Dieser Aufgabe widmet sich neben anderen das Leibniz Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben, wo Nils Stein als Leiter der Arbeitsgruppe "Genomik Genetischer Ressourcen" arbeitet. Weil das menschliche Genom schon 2001 offenlag, sollte man meinen, dass ein vermeintlich simples Gewächs wie der Weizen keine große Herausforderung für die Wissenschaftler darstellt.

Komplexes Weizen-Genom

Doch der genetische Bauplan von Getreiden ist komplexer als der menschliche: So wurde das Reis-Genom erst 2002 entschlüsselt, 2009 folgte der Mais. Frühestens 2017 könnte das Erbgut des Weizens vollständig erschlossen sein. Dessen Genom ist fünfmal umfangreicher als unseres: 17 Milliarden Bausteine, an dessen Entschlüsselung 1100 Menschen in 55 Ländern arbeiten.

Die Entschlüsselung des Weizengenoms liefert die entscheidende Voraussetzung für eine zuverlässigere und schnellere Züchtung besserer Sorten, als dies bislang der Fall ist: Ist erst einmal bekannt, welche DNA-Bausteine zu welchen Eigenschaften im Getreide führen, könnten Züchter anhand von Genanalysen schon bei Sprösslingen ermitteln, ob eine neue Sorte etwa widerstandsfähig gegen Fäulnis, Trockenheit oder bestimmte Schädlinge ist.

Bislang ist es erforderlich, ausgewachsene Pflanzen in umfassenden Feldversuchen zu testen und aus tausenden Nachkommenschaften jene Exemplare mit den erwünschten Eigenschaften zu selektieren.

Dr. Nils Stein (48) vom IPK Gatersleben arbeitet an der Entschlüsselung des Weizengenoms.

Dr. Nils Stein (48) vom IPK Gatersleben arbeitet an der Entschlüsselung des Weizengenoms.

Quelle: Roland Schnee / IPK

"Vor allem unangepasster Ressourcen-Weizen, also durch Zucht kaum veränderte Sorten, besitzen Resistenzen gegen viele Schädlinge und Krankheiten", sagt Nils Stein. "Diese ursprünglichen Sorten mit modernem Eliteweizen zu kreuzen, ist aber enorm zeitaufwendig und kostenintensiv. Das ist fast so, als würde man im Urschleim der Weizenzüchtung anfangen", meint der Genforscher.

Ein mithilfe der Genomsequenzinformation entwickeltes Testverfahren, die indirekte markergestützte Merkmalsselektion, hilft, den klassischen Züchtungsprozess dramatisch zu beschleunigen. Auch moderne Züchtungsverfahren aus dem Bereich der Gentechnik könnten von den Genominformationen profitieren, "Allerdings können Innovationen aus der Gentechnik in Deutschland aus rechtlichen Gründen praktisch nicht für die Pflanzenzüchtung genutzt werden", schränkt Stein ein.

Doch selbst, wenn alle verfügbaren Erkenntnisse der Genforschung in der Getreidezucht Anwendung fänden, glaubt Stein nicht an eine globale Patentlösung: "Selbst wenn man dann Weizensorten für afrikanische Dürreregionen erzeugen würde, die eine höhere Anpassung an Trockenheit hätten, würden diese in einem extremen, El-Nino-geprägten Jahr wie diesem nicht überleben", sagt Stein. "Anderes zu erwarten, das wäre für mich fast vergleichbar mit Science Fiction von der Besiedlung des Mars. Man muss realistisch bleiben."

Einheimische Pflanzen verbessern

Statt also den Aufwand zu betreiben, Weizen für alle klimatisch extremen Gegenden kompatibel zu machen und dadurch Nutzpflanzen von hoher lokaler Bedeutung und Anpassung zu verdrängen, sei es weitaus sinnvoller, die angestammten Kulturpflanzen zu erforschen und züchterisch zu verbessern. Pflanzen, mit denen die Einheimischen Erfahrung haben.

Diesem Ansatz widmen sich bereits einige Projekte mit großem Erfolg. In Indien etwa werden vom International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics (Icrisat) seit längerem die Genomsequenzen heimischer Hülsenfrüchte erforscht. Innerhalb kurzer Zeit wurden enorme Fortschritte bei der Anpassung dieser Pflanzen an widrige Umweltbedingungen und Krankheiten gemacht, den Landbewohnern konnte besseres Saatgut bereitgestellt werden.

Ursachen für den Hunger

Trotz aller Erfolge, der Kampf gegen den Hunger wird ein Wettrennen bleiben: zwischen neuen, gegen bekannte Risiken gefeiten Weizensorten und Schädlingen, die sich durch Mutation früher oder später wieder an das resistente Getreide angepasst haben werden. Darüber hinaus sieht Stein politische Ursachen für den Hunger: militärische Konflikte etwa, die dazu führen, dass Ernten nicht eingefahren werden. "Würde mehr Frieden herrschen, wäre weniger Hunger in der Welt", ist er überzeugt.

Es geht also in kleinen Schritten zielstrebig voran gegen den Hunger, der Weizen wird sein Scherflein beitragen. Auch in Deutschland sind die Züchter gefordert, mit neuem Wissen die stärkeren Klimaschwankungen in ihre Arbeit einzubeziehen. Das Genom ist so gut wie geknackt. Und vielleicht widerlegt die Wissenschaft am Ende sogar Goethe. Dann steht eines Tages womöglich sogar Weizen mit breitem Kreuz auf den Feldern, einer, den der Hagel mal kann.

Von Daniel Behrendt und Matthias Halbig

"Zero Hunger" ist das Ziel
Ernteausfälle und Hungersnöte: Die UN warnten bereits 2015 vor dramatischen Folgen des El-Nino-Jahres.

Ernteausfälle und Hungersnöte: Die UN warnten 2015 vor dramatischen Folgen von El Niño, die besonders Länder in Afrika treffen.

Quelle: Jon Hrusa/epa/dpa

Ban Ki-Moon hat die "Zero Hunger Challenge" (ZHC) 2012 ins Leben gerufen, ein Programm, das auf der Überzeugung des UN-Generalsekretärs basiert, dass der Welthunger bis 2030 besiegt werden kann. Im September 2015 wurde diese Agenda von der UN-Generalversammlung übernommen. Ziel bis 2030: für jeden Menschen auf der Welt ganzjährig den Zugang zu ausreichender und gesunder Nahrung sicherzustellen.

Kleinbauern sollen unterstützt, nachhaltige Landwirtschaft garantiert werden (From Protection to Production). Sowohl eine Steigerung der Erträge als auch der Einkommen wird angestrebt, Verlust und Verschwendung von Nahrungsmitteln sollen beendet werden. Die Kosten des ZHC-Programms: 267 Milliarden US-Dollar pro Jahr (160 Dollar für jeden von Hunger Betroffenen), das sind 0,3 Prozent des globalen Bruttoinlandsprodukts.

Seit 1990 ist die Zahl der Menschen, die sich nicht dauerhaft ausreichend ernähren können, um 216 Millionen auf 795 Millionen gesunken. Würde man mit "business as usual" weitermachen, würden 2030 allerdings, so ein UN-Report aus dem Vorjahr, noch 650 Millionen Menschen hungern.

Von Matthias Halbig

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