Mais, Trockenheit

Ein Mais für Afrika: Gute Erträge auch bei Dürre

Besonders in Afrika führen Dürreperiode immer wieder zu drastischen Ernteausfällen - und damit zu Hungerkatastrophen. Für viele Menschen dort ist Mais Grundnahrungsmittel. Inzwischen nutzen Millionen Kleinbauern zahlreiche, in einem internationalen Forschungsprojekt entwickelte Sorten, die bei Trockenheit bessere Erträge liefern. Auch erste gentechnisch veränderte Maispflanzen werden in Freilandversuchen getestet.

Mais ist die wichtigste Kulturpflanze Afrikas. In den Ländern südlich der Sahara wird sie auf fast einem Fünftel der Agrarflächen angebaut und ist Grundnahrungsmittel für mehr als 300 Millionen Menschen. Da es kaum Bewässerung gibt, sind die Bauern ausschließlich auf Niederschläge angewiesen, damit die Maispflanzen genug Feuchtigkeit für ihr Wachstum erhalten.

Mais, Trockenheit

Dürretoleranter Mais. Im Rahmen eines Kooperationsprojektes nationaler und internationaler Agrarforschungseinrichtungen wurden mehr als 200 an regionale Bedingungen angepasste Maissorten gezüchtet, die bei Dürre deutlich höhere Erträge liefern als herkömmlicher Mais. Das Saatgut wurde inzwischen an drei Millionen Kleinbauern verteilt.

Mais, Trockenheit

Eine Farmerin aus Tanzania mit der neuen trockentoleranten Maissorte TAN250. Sie wurde im Rahmen des DMTA-Projektes zusammen mit einem einheimischen Saatgutunternehmen gezüchtet. - Großes Foto oben: Trockentoleranter Mais auf einem Feld in Äthiopien nach einer längeren Dürreperiode. (November 2015)

Fotos: Anne Wangalachi, P.Love / CIMMYT

Bleibt der Regen aus, kann das dramatische Folgen haben. Vor allem die Länder südlich der Sahara und in Ostafrika sind von zunehmenden Dürrephasen betroffen. Während der extremen Dürreperiode im Jahr 2016, der schwersten seit vielen Jahren, sind in Teilen Äthiopiens 20 bis 70 Prozent der Ernten ausgefallen. Die Dürre in Ostafrika hielt bis 2017 an, rund zehn Millionen Äthiopier sowie Teile Somalias litten nach Angaben des Welternährungsprogramms der Vereinten Nationen unter den Folgen.

Trockentolerante Maissorten - Züchtung mit allen Verfahren

Schon seit längerem haben sich internationale Forschungsprojekte zum Ziel gesetzt, neue trockentolerante Maissorten für Afrika zu entwickeln und das Saatgut an möglichst viele Kleinbauern zu verteilen. Sorten, die Dürreperioden besser überstehen, könnten die Ernährungssicherheit in der Region deutlich verbessern. Dafür werden alle Verfahren der modernen Pflanzenzüchtung eingesetzt: konventionelle, gentechnische, vor allem aber moderne molekularbiologische wie etwa Smart Breeding. Es sei wichtig, so einer der beteiligten Wissenschaftler gegenüber dem Wissenschaftsmagazin Nature, „alle Optionen nutzen zu können“.

Seit 2007 koordiniert das International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT) das DTMA-Projekt (Drought Tolerant Maize for Africa): Bis zum Ende des Projekts 2015 züchteten die beteiligten Wissenschaftler über 200 neue trockentolerante Maissorten. Zunächst hatten sie nach Wildpflanzen oder Landrassen gesucht, die besonders gut mit Trockenstress fertig werden. An diesen Pflanzen wurde mit Hilfe von molekularen Markern nach dem genetischen Hintergrund für die benötigte Trockentoleranz gesucht. Dann wurden gängige Maissorten mit den an Dürre angepassten Wildpflanzen gekreuzt und unter den Nachkommen anhand der molekularen Marker diejenigen Pflanzen bestimmt, welche möglichst viele der gewünschten Eigenschaften der Kultursorten sowie die Trockentoleranz der Wildpflanzen besaßen.

Die neuen, mit solchen Smart Breeding-Methoden gezüchteten Sorten sind produktiv, nährstoffreich, robust und an die jeweiligen regionalen Bedingungen angepasst. Und vor allem: Bei normalen Niederschlägen sind sie ähnlich ertragreich wie andere Sorten; bei Trockenheit liegen die Erträge der trockentoleranten Maissorten um 20 bis 30 Prozent höher. Etwas mehr als die Hälfte der neuen Sorten sind Hybridsorten, die anderen gewöhnliche Kreuzungen, welche ohne Ertragsverluste immer wieder ausgesät werden können.

Inzwischen wurde DTMA-Saatgut in mehreren zentral- und südafrikanischen Ländern an etwa drei Millionen Kleinbauern verteilt, die damit eine Fläche von 2,5 Millionen Hektar - sechs Prozent der Maisflächen in der Region - kultivieren. Nach einer Studie sollen diese Sorten dazu beigetragen haben, dass die Zahl der dort in Armut lebenden Menschen um neun Prozent gesunken ist. In Südafrika waren die Maiserträge während der Dürre im Jahr 2016 viermal so hoch wie Anfang der 1990er Jahre, als die Region unter einer anhaltenden Trockenheit litt. Um eine Hungerkatastrophe zu vermeiden, musste Südafrika - sonst Agrarexporteur - rund vier Millionen Tonnen Mais einführen. Ohne die neuen Sorten hätte Südafrika deutlich mehr Mais importieren müssen, so der nationale Bioindustrie-Verband.

Mit Gentechnik: Mehr oder weniger Trockentoleranz?

Noch etwas ehrgeiziger waren die Ziele des bis 2018 laufenden Projekts Water efficient maize for Africa (WEMA), an dem die staatlichen Agrarforschungsinstitute in Tansania, Kenia, Uganda, Mozambique und Südafrika, das internationale Mais- und Weizenforschungsinstitut CIMMYT sowie Monsanto beteiligt waren. Das WEMA-Projekt nutzte sowohl konventionelle als auch gentechnische Züchtungsmethoden. Es wurde von der African Agricultural Technology Foundation (AATF) koordiniert und - wie auch das DMTA-Projekt - von der Bill & Melinda Gates Foundation sowie der Buffett Foundation finanziert. Die daraus hervorgehenden Maissorten werden lizenzfrei an die Landwirte abgegeben. Auf konventionelle Weise konnten über 100 trockentolerante Maissorten gezüchtet werden.

Der gentechnische Bereich des WEMA-Projektes wird im Projekt TELA weitergeführt. Ziel ist die Entwicklung von trockentoleranten Maislinien, die gleichzeitig gegen Fraßinsekten geschützt sind. Wenn es Erfolg hat, soll das Mais-Saatgut lizenzfrei an Kleinbauern abgegeben werden.

Die Züchtung mit gentechnischen Verfahren ist jedoch schwierig, da die Fähigkeit von Pflanzen, längere Trockenperioden zu überstehen, eine komplexe Eigenschaft ist, an der oft zahlreiche Gene beteiligt sind.

Allerdings fanden Wissenschaftler in einem Bodenbakterium ein Gen für ein „Kälte-Schock-Protein“ (cspB), das Pflanzen hilft, bei Trockenstress wichtige Zellfunktionen länger aufrecht zu erhalten. Mit diesem Gen entwickelte Monsanto einen trockentoleranten Mais (MON87460, DroughtGard) und erlaubte den beteiligten afrikanischen Staaten, mit diesem Mais frei von Lizenzgebühren weiterzuarbeiten und ihn an die örtlichen Bedingungen anzupassen. In Südafrika ist er seit 2015 für den Anbau zugelassen.

In Uganda, Südafrika, Tanzania, Kenia und Mosambique haben bereits Feldversuche mit trockentolerantem gv-Mais stattgefunden. Diese Maislinien waren außerdem mit Bt-Mais gekreuzt, die der Pflanze eine Instektenresistenz verleihen und gegen den Maisstängelbohrer wirken soll. Bei mittlerer Trockenheit lieferten diese gv-Maislinien höhere Erträge als herkömmliche Vergleichssorten. Überraschend war, dass der Mais sich nicht nur gegen den Stängelbohrer als resistent erwies, sondern auch gegen den gefürchteten Herbst-Heerwurm, einen Schädling, der sich zunehmend in Afrika ausbreitet und zu großen Ernteverlusten führt.

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