Kein Hitzefrei für Pflanzen

Volles Haus beim Plant Science Café in Potsdam

16.10.2017 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Am 12.10.2017 fand das Plant Science Café in Potsdam statt. Das Thema lautete „Kein Hitzefrei für Pflanzen“. (Bildquelle: © PLANT2030)
Am 12.10.2017 fand das Plant Science Café in Potsdam statt. Das Thema lautete „Kein Hitzefrei für Pflanzen“. (Bildquelle: © PLANT2030)

Zum zweiten Mal lud die Forschungsinitiative PLANT 2030 gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie und der Universität Potsdam zum Plant Sciencé Cafe ein. Im Fokus stand die Anpassung von Pflanzen an extreme Witterungen – spannend präsentiert von Prof. Dr. Bernd Müller-Röber.

Das Café Heider ist nach eigener Angabe das Wohnzimmer der Stadt. Während der Herbst draußen an Türen und Fenstern rüttelt, geht es am Abend des 12. Oktobers um die Frage, wie Pflanzen mit extremen Witterungen umgehen. Sich verkriechen und zurückzuziehen ist nicht möglich. Pflanzen sind dem Wetter schonungslos ausgesetzt. Hitze, Trockenheit, Starkregen, Überflutungen oder hohe Salzgehalte treten im Zuge des Klimawandels immer häufiger auf. Als Experte für Pflanzenstress weiß Bernd Müller-Röber, wie sich Pflanzen fühlen müssen. Er erforscht, wie sie sich an extreme Witterungen anpassen.

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Bernd Müller-Röber ist Mitarbeiter des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie und Professor an der Universität Potsdam in Golm. Zu seinen Schwerpunkten zählen die Pflanzengenomforschung, Wachstumsprozesse und Genregulation bei Pflanzen. 

Bernd Müller-Röber ist Mitarbeiter des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie und Professor an der Universität Potsdam in Golm. Zu seinen Schwerpunkten zählen die Pflanzengenomforschung, Wachstumsprozesse und Genregulation bei Pflanzen. 

Quelle: © Bernd Müller-Röber

Folgen des Klimawandels

Der Abend beginnt mit einem Ritt durch das 20. Jahrhundert. Eine Animation der NASA zeigt, wie stark die Jahrestemperaturen gestiegen sind. Diese globale Entwicklung beeinflusse die Nahrungsversorgung bereits heute schon deutlich, erklärt Bernd Müller-Röber. Hitze und Trockenheit gefährden die Erträge global betrachtet am stärksten. Es gibt aber auch Probleme, die allgemein weniger bekannt sind. Dazu zählt der steigende Druck durch Pathogene oder Schwankungen bei den Nachttemperaturen. Schon eine Erhöhung um 1 Grad Celsius kann die Pollen-Fertilität von einigen Nutzpflanzen so beeinträchtigen, dass die Erträge am Ende des Tages niedriger ausfallen. Zu alldem kommt erschwerend hinzu, dass die pro Kopf zur Verfügung stehende Ackerfläche ohnehin seit vielen Jahren deutlich abnimmt.

Welche Lösungswege gibt es?

Doch wie kann dennoch die steigende Nachfrage nach Nahrungsmitteln und Rohstoffen aus der Landwirtschaft langfristig bedient werden? Mit Blick auf die Produktion zeigt Bernd Müller-Röber drei Lösungswege: Erstens durch besseres Bodenmanagement und die Verminderung von Erosionen, zweitens durch Verbesserungen bei der Bewässerung und drittens durch die Entwicklung und Nutzung von Sorten mit höherer Toleranz gegenüber Wetterextremen. Dieser dritte Weg ist das Fachgebiet von Bernd Müller-Röber.

Wo liegen Herausforderungen?

Die Herausforderung sei weniger, eine Pflanze hitze- oder trockentolerant zu machen, erklärt er aus Erfahrung. Dies sei relativ einfach. Die Kunst besteht vielmehr darin, dies ohne Abstriche beim Wachstum und Ertrag hinzubekommen. Sonst erhält man eine Pflanze, die trockentolerant ist, aber auch sehr klein, erklärt Bernd Müller-Röber und formt seine Hände dabei zu einer kleinen Kugel.

Zum Beweis, dass dies aber möglich ist, hat er Bilder aus seiner Forschung mitgebracht. Mithilfe eines Gens mit dem bemerkenswerten Namen JUNGBRUNNEN ist es ihm und seinem Team gelungen, die Toleranz von Arabidopsis-Pflanzen gegenüber Hitze, Trockenheit und Salz deutlich zu erhöhen. Neben der fast vollständig verwelkten Kontrollgruppe von Arabidopsis-Pflanzen strotzen seine entsprechend modifizierten Schützlinge nur so vor Vitalität. Selbst nach einer mehrtägigen Rosskur im Brutkasten.

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Auf dem unteren Bild ist deutlich der Unterschied zwischen den Arabidopsis-Pflanzen zu sehen: links die Kontrollgruppe, rechts die hitzetoleranten Verwandten.

Quelle: © PLANT2030

Züchtung im Dreischritt

Anhand dieses Beispiels erklärt der Forscher das grundsätzliche Vorgehen. Man beginnt mit der Suche und Identifikation von Toleranzgenen. Hat man diese gefunden, werden diese im zweiten Schritt in die Pflanze eingebracht. Als drittes kommt das Testen unter „ernsten Bedingungen“.

Bernd Müller-Röber vergisst dabei nicht, das Publikum über die gängigsten Züchtungsmethoden aufzuklären. Von Mendel bis zu den neuen Methoden der Genom-Editierung, die es sogar möglich machen, Wildpflanzen zu neuen Kulturpflanzen zu domestizieren.

Eine Aufgabe von globaler Bedeutung

Am Ende des Abends sind sich alle einig: Die Züchtung stresstoleranter Kulturpflanzen ist eine global äußerst wichtige Aufgabe – und eine spannende noch dazu. Nur leider habe man derzeit mit einem Nachwuchsproblem in seinem Fachgebiet zu kämpfen, gibt der Universitätsprofessor am Ende zu bedenken.

Im Plant Science Café war davon jedenfalls nichts zu spüren. Unter den Anwesenden waren viele junge Leute, die großes Interesse an der Züchtung und der Arbeit von Bernd Müller-Röber gezeigt haben. Vielleicht werden einige davon Herrn Müller-Röber als frisch gebackene Studenten bald wiedersehen.

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