Genetische Änderung soll Ertrag bei Hitze steigern: Forscher wollen Reis umbauen

Ein Forschungsprojekt unter Beteiligung des Potsdamer Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie hat sich zum Ziel gesetzt, den Ertrag von Reis in trocken-heißem Klima um bis zu 50 Prozent zu steigern. Mit Blick auf den Klimawandel und die wachsende Weltbevölkerung wollen die Genforscher unter der Leitung von Jane Langdale von der Oxford Universität dazu die Fotosyntheseprozesse der Maispflanzen auf den Reis übertragen. Forscher aus zwölf Einrichtungen in acht Ländern arbeiten an dem Projekt.

Reis nutzt den sogenannten C3-Weg der Fotosynthese. Bei gemäßigten Temperatur- und Lichtverhältnissen ist dies die effektivste Art. Bei Hitze und Trockenheit ist dieser Stoffwechselprozess jedoch nachteilig. Der C4-Weg hingegen, den unter anderem Pflanzen wie Mais und Hirse nutzen, arbeitet nach Erkenntnissen der Forschung bei Hitze deutlich besser. Ein Wechsel in der Reispflanze vom C3- zum C4-Prozess könne daher eine Ertragssteigerung um bis zu 50 Prozent bewirken, so die Forscher, unter denen sich auch Mark Stitt und seine Arbeitsgruppe am Potsdamer Max-Planck-Institut befinden.

In den ersten beiden Phasen des C4-Projekts hatten die Forscher biochemische und morphologische Strukturen des C4-Stoffwechsels identifiziert. Sie analysierten die verantwortlichen Enzyme, die in diesem Prozess arbeiten und überprüften ihre Funktionalität in Reis. Nun beginnt die dritte Phase des Projekts. Ziel ist es, die bereits vorhandenen genetischen Werkzeuge weiterzuentwickeln. Außerdem wollen die Forscher den C4-Weg besser verstehen, um schließlich dann den C4-Prozess in die Reispflanze einzubauen.

Die Potsdamer Wissenschaftler arbeiten mit Reispflanzen, die bereits mehrere Enzyme des C4-Weges besitzen. Mark Stitt und sein Team untersuchen die Inhaltsstoffe der Pflanzen und vergleichen diese Daten mit herkömmlichen Reispflanzen. So wollen sie herausfinden, ob die Integration der C4-Fotosynthese funktioniert hat und in der Pflanze genutzt wird. „Die Pflanzen mit den neuen Enzymen nutzen andere Inhaltsstoffe im Fotosyntheseprozess, die nun in veränderter Konzentration vorliegen sollten als in den Vergleichspflanzen“, erklärt John Lunn vom Max-Planck-Institut.