Züchtungsziel: Trockentolerante Nutzpflanzen Mehr Hitze, weniger Wasser

Wasser ist eine immer knapper werdende Ressource. Schon heute fließen zwei Drittel des weltweiten Wasserverbrauchs in die Landwirtschaft - und mit zunehmender Erderwärmung wird dieser Anteil steigen. Es ist ein lohnendes Ziel, Pflanzen zu entwickeln, deren landwirtschaftlicher Anbau weniger Wasser benötigt und die auch bei Hitze und Trockenheit gute Erträge liefern. Trockentolerante Kulturpflanzen könnten einen nachhaltigen Beitrag leisten, eine wachsende Weltbevölkerung zu ernähren.

Seit Jahren arbeiten Züchter und Agrarforscher überall auf der Welt an Nutzpflanzen, die bei Trockenheit oder auf salzigen Böden einen ebenso hohen oder sogar höheren Ertrag liefern wie unter Normalbedingungen. Pflanzen mit solchen Eigenschaften werden künftig vor allem in solchen Regionen benötigt, die häufig unter Dürren leiden und wo Wasser und fruchtbares Ackerland immer knapper werden.

Gene für Trockentoleranz: Schon bald in Mais und Weizen?

Mehr Trockenperioden, Ertragsausfälle  und ein steigender Wasserbedarf der Landwirtschaft - auch die Pflanzenzüchtung kann einen Beitrag leisten, mit den Auswirkungen dieser Probleme besser fertig zu werden. In den Zentren der internationalen Agrarforschung, aber auch in nationalen Forschungsprogrammen und in Züchtungsunternehmen wird intensiv daran gearbeitet, Pflanzen zu entwickeln, die mit Stressfaktoren wie Kälte, Trockenheit oder Salzböden besser fertig werden.

Hätten die Forscher Erfolg, könnten in Zukunft auch solche Flächen landwirtschaftlich genutzt werden, die bisher als dafür ungeeignet galten. Stresstolerante Pflanzensorten könnten nicht nur dazu beitragen, neues Ackerland zu erschließen, um eine wachsenden Weltbevölkerung zu ernähren. Sie könnten auch den Nutzungsdruck auf für die Artenvielfalt oder das Weltklima wichtige Flächen wie den Regenwald mindern, die heute oft der Landwirtschaft weichen müssen.

In der konventionellen Züchtung wird seit mehr als hundert Jahren daran gearbeitet, Nutzpflanzen zu züchten, die Trockenzeiten ohne Ertragseinbußen überstehen oder weniger intensiv bewässert werden müssen. Meist hat man versucht, robuste Pflanzen, die man in trockenen Regionen gefunden hat, mit ertragreichen Sorten derselben Art zu kreuzen. Dieser Weg ist langwierig und nicht immer erfolgreich. 

Neue Möglichkeiten haben die modernen molekularbiologischen Methoden eröffnet. In Pflanzenarten, die besonders gut an Hitze und Trockenheit angepasst sind, aber auch in Moosen und Hefen, sucht man die für dafür verantwortlichen Gene und versucht, deren Funktionsweise zu verstehen. Dabei hat man festgestellt, dass häufig eine ganze Reihe von Genen aktiv an der Ausprägung von Stresstoleranzen verantwortlich sind. Inzwischen ist es gelungen, einige Mechanismen, die Pflanzen bei Trockenstress schützen, aufzudecken. Mit Hilfe der Gentechnik ist es möglich, diese Gene auf andere Pflanzen zu übertragen. Inzwischen gibt es in mehreren Pflanzenarten eine Reihe von Prototypen, in denen solche Gene aktiv sind. Einige dieser Pflanzenlinien werden bereits in Freilandversuchen getestet (siehe Tabelle). In Australien, von Dürreperioden besonders stark betroffen, wird intensiv an der Entwicklung trockentoleranter Sorten gearbeitet. Man hat bereits fünfzehn verschiedene Kandidatengene für Trockentoleranz gefunden.  Bei Weizen haben mehrere Linien in Anbauversuchen bei Trockenheit deutliche höherer Erträge geliefert als konventionelle Sorten.

Bei Mais, Reis und Weizen wird angestrebt, trockentolerante gv-Sorten in etwa drei bis sieben Jahren zur Marktreife zu bringen, bei Baumwolle rechnet man mit einer Kommerzialisierung stresstoleranter Sorten in etwa zehn Jahren. 

Übersicht und Stand der Forschung (Beispiele)

LV= Laborversuche; F= Freisetzungsversuche;

* Tests in der Mexikanischen Wüste mit Getreide und Kartoffeln

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•  Vor der Markteinführung: Trockentoleranter gv-Mais