2050 werden weltweit fast 10 Mrd Mäuler zu stopfen sein, zwei Milliarden mehr als heute. Dieses Bevölkerungswachstum, der Klimawandel und der Verlust der biologischen Vielfalt setzen die Ernährungssicherheit unter Druck. Eine Lösung könnte darin bestehen, die Photosynthese in Nutzpflanzen zu verbessern.
Am neuen, unabhängigen Jan IngenHousz Institut in Wageningen versuchen Pflanzenwissenschaftler, dem Geheimnis der Photosyntheseeffizienz auf die Spur zu kommen, so Wageningen University & Research (WUR).
„Pflanzen nutzen normalerweise nur einen kleinen Prozentsatz der von ihnen aufgenommenen Sonnenenergie“, sagt David Kramer, Direktor des Jan IngenHousz Instituts, das am 1. Oktober offiziell seine Arbeit aufgenommen hat. „Verschiedene Prozesse in der Pflanze schränken die Photosynthese unter verschiedenen Bedingungen ein, und jeder dieser Prozesse wird von verschiedenen Gensätzen gesteuert. Alle diese Prozesse reagieren sekündlich auf Schwankungen von Licht, Temperatur, Feuchtigkeit, Wind, Nährstoffen und anderen Umweltfaktoren. Und all diese Auswirkungen können sich von einer Kulturpflanze zur nächsten unterscheiden.“
Die Forscher wollen herausfinden, welcher Prozess die Photosynthese bei verschiedenen Pflanzen in der realen Welt begrenzt. Laut Kramer ist dies eine große Herausforderung, die mit den traditionellen wissenschaftlichen Ansätzen im Labor nur schwer zu erreichen ist. „Stattdessen müssen wir die reale Welt als Labor nutzen. Einer der ersten wichtigen Schritte ist die Entwicklung fortschrittlicher Photosynthese-Sensoren und datenwissenschaftlicher Instrumente. Sie können kontinuierlich und sehr detailliert aufzeichnen, wie die Photosynthese auf veränderte Bedingungen in vielen Tausenden von Pflanzen reagiert. Anhand dieser Daten können wir dann feststellen, welche Prozesse unter bestimmten Bedingungen einschränkende Faktoren sind.“
Auf dem Weg dorthin erwartet das Jan IngenHousz Institut, grundlegend neue wissenschaftliche Erkenntnisse über die Photosynthese und ihre Funktionsweise in der realen Welt zu gewinnen. „Wir werden in der Lage sein, daraus zu erkennen, ob Veränderungen in bestimmten Genen die Leistung verbessern können. Dann müssen wir sowohl das Wissen als auch die Sensoren zu einer großen Zahl von Pflanzenzüchtern und Ingenieuren auf der ganzen Welt bringen, um nützliche Veränderungen in Nutzpflanzen zu erfassen.“
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