Forschungsquartett | Photosynthese gegen den Welthunger

Von Managern und Pumpen im Pflanzenblatt

11.12.2014

Die Photosynthese ist ein elementarer Vorgang. Forscher versuchen sie zu verstehen – in der Hoffnung, zur weltweiten Ernährungssicherheit beizutragen.

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Photosynthese: Irgendetwas mit Licht, CO2, Zucker und so…

Die Pflanzen tun es jeden Tag: Sonnenlicht und Kohlendioxid unter Verbrauch von Wasser in Zucker und Sauerstoff umwandeln. Ein für uns in vielerlei Hinsicht vorteilhafter Prozess.

Dahinter stecken natürlich komplizierte Mechanismen. Am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie nehmen Biologinnen und Biologen die Pflanzen unter die Lupe.

C3 oder C4? Das ist hier die Frage

Es existieren unterschiedliche Typen. In der Erdgeschichte entstanden zuerst die so genannten C3-Pflanzen. Dazu zählen Nutzpflanzen wie Weizen, Roggen, Hafer, Tabak und Reis. Während der letzten Eiszeit entwickelte sich ein anderer Typ, die C4-Pflanzen wie Mais oder Zuckerrohr. Sie besitzen eine Art Pumpe, mit der sie besser mit geringeren Konzentrationen an Kohlendioxid umgehen können. Außerdem sind widerstandsfähiger bei wärmeren Temperaturen und verbrauchen weniger Wasser.

Warum untersuchen die Wissenschaftler die Photosynthese?

Die Grundannahmen sind: Es wird wärmer, weniger Wasser steht zur Verfügung und die Weltbevölkerung wächst. Wenn die Forscher die genauen Mechanismen der Pflanzen kennen, könnte es möglich sein, die Eigenschaften von C4-Pflanzen auf C3-Pflanzen zu übertragen.

Derzeit führen Biologen um den amerikanischen Wissenschaftler Thomas Brutnell vergleichende Analysen von Mais (C4) und Reis (C3) durch. Dabei wird die Genaktivität der Pflanzen verglichen. Die Forscher am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie unterstützen das Projekt.

detektor.fm-Reporter Max Heeke hat den Abteilungsleiter und Biologen Mark Stitt getroffen und ihn durch das Institut in Potsdam begleitet.

Mark Stitt - in den Gewächshäusern des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie. Die Pflanzen dort gedeihen unter intensivem orangenen Licht und feuchtwarmen Temperaturen. — in den Gewächshäusern des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie. Die Pflanzen dort gedeihen unter intensivem orangenen Licht und feuchtwarmen Temperaturen.

Wir wissen, dass in den nächsten zwanzig, dreißig Jahren die Weltbevölkerung zunimmt. Wir können erwarten, das der Lebensstandard steigt. Das heißt, wir müssen mehr Essen produzieren mit weniger Dünger und weniger Wasser. Und ein Weg hin wäre, wenn wir die Photosynthese-Rate von unseren Hauptnutzpflanzen erhöhen können.Mark Stitt