Hormone für mehr Rapsöl

Das Projekt GABI-GROWTH will durch Eingriffe in den Cytokinin-Stoffwechsel den Ertrag von Raps - Deutschlands wichtigster Ölpflanze - steigern. Projektleiter Thomas Schmülling vom Dahlem Centre of Plant Sciences der FU Berlin erklärt im Gespräch mit Pflanzenforschung, wie die Forscher ihr ehrgeiziges Ziel erreichen wollen. 

GABI-GROWTH will den Cytokinin-Haushalt verändern, um bei Raps den Samenertrag zu steigern. Wie sind Sie auf diese Idee gekommen?

Die Idee basiert auf Ergebnissen, die wir in der Modellpflanze Arabidopsis erhalten haben. Isabel Bartrina, damals Doktorandin in meiner Arbeitsgruppe, untersuchte, welche Auswirkungen der Verlust von einzelnen oder mehreren Genen hat, die für CKX Enzyme kodieren. Diese Enzyme bauen das Pflanzenhormon Cytokinin ab, welches eine ganze Reihe von Wachstums- und Entwicklungsprozessen reguliert. Bei diesen zunächst rein grundlagenorientierten Analysen fiel uns auf, dass der Verlust einer bestimmten Kombination von CKX Genen zur Bildung von mehr Blüten führte. Später stellte sich dann heraus, dass diese Blüten auch größer wurden und die daraus resultierenden Schoten mehr Samen enthielten. Unter manchen Bedingungen betrug die Ertragserhöhung pro Pflanze mehr als 50 Prozent. Dies ist sehr viel, wenn man bedenkt, dass klassische Züchtung bei Nutzpflanzen einen Mehrertrag von etwa ein bis zwei Prozent pro Jahr erreicht. Raps ist die mit Arabidopsis am nächsten verwandte Nutzpflanze. Da lag es nahe, die Übertragbarkeit dieses Ergebnisses auf Nutzpflanzen zunächst bei Raps zu untersuchen.

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Wenn Sie - wie in einem der drei Projektansätze - mehrere Gene des Cytokinin-Stoffwechsels gleichzeitig stilllegen, könnte das nicht die Pflanze an anderer Stelle beeinträchtigen?

Ja, das ist möglich. Allerdings können wir Strategien entwickeln, um solche Nebeneffekte zu vermeiden. Derzeit konzentrieren wir uns zunächst einmal auf die Untersuchung, ob eine Veränderung des Cytokinin-Stoffwechsels überhaupt eine sinnvolle Maßnahme zur Ertragserhöhung ist.

Ein anderer Ansatz soll das Wurzelwerk des Raps vergrößern, damit die Pflanze mehr Nährstoffe aufnehmen kann. Warum sind Sie noch unsicher, ob das wirklich ein Gewinn ist?

Unsere Ergebnisse an Modellpflanzen, wiederum bei Arabidopsis und auch bei Tabak, haben gezeigt, dass Pflanzen mit einem vergrößerten Wurzelsystem mehr Nährstoffe aus dem Boden aufnehmen und auch bei Trockenstress einen Vorteil im Vergleich zu den nicht veränderten Ausgangspflanzen haben. Dies ist bislang allerdings nur unter Gewächshausbedingungen untersucht. Auf dem Acker kommt eine Vielzahl von zusätzlichen Faktoren hinzu, die Pflanzenwachstum beeinflussen können. Die spannende Frage ist, ob unter diesen Bedingungen – und falls ja, unter welchen genau – ein vergrößertes Wurzelwerk ein Vorteil ist.

Der dritte Ansatz soll die Blattalterung beschleunigen. Was nützt das dem Ertrag?

Am Ende ihres Lebens transportieren Pflanzen Nährstoffe aus absterbenden Teilen in die Fortpflanzungsorgane, eine Art sehr ökonomischen Recyclings. Bei Raps sind viele Nährstoffe in den Blättern festgelegt und werden nur unzureichend recycelt. Eine frühere Blattalterung könnte die Wiederverwendung dieser Nährstoffe effektiver machen, da sie den sich entwickelnden Samen früher zur Verfügung stehen. Dadurch wäre zum Beispiel möglicherweise ein geringerer Einsatz von Stickstoffdüngung notwendig. Insgesamt ist die Pflanze aber natürlich ein hochkomplexes System. Wir müssen untersuchen, welche anderen Auswirkungen auf den Ertrag eine solche Veränderung bewirkt. Beispielsweise könnten durch eine zeitlich verkürzte CO₂-Fixierung der Blätter auch Nachteile für den Ertrag entstehen.

Welcher der drei Ansätze wird Ihrer Meinung nach zuerst Eingang in eine kommerzielle Sorte finden, und bis wann?

Bei allen drei Ansätzen liegen noch viele Jahre Forschung und Erprobung vor uns. Allgemein kann man bis zur Herstellung einer hochwertigen Sorte mit etwa zehn bis zwölf Jahren Entwicklungszeit rechnen, nur in Ausnahmefällen geht dies schneller. Hinzu kämen natürlich bei der Verwendung eines transgenen Ansatzes zeitaufwendige und teure Zulassungsverfahren.