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Wissen & Umwelt

Manche Pflanzen mögen's heiß

Mitgliedsstaaten der UN-Wüstenkonvention diskutieren in Cancun, was gegen die Zerstörung von Böden und Versteppung getan werden kann. Eine Lösung könnten Nutzpflanzen sein, die auch mal eine Dürre überstehen.

Längere Dürren können nicht nur einzelne Ernten zerstören. Am Rande von Steppen oder in der Nähe von Wüstenregionen können sie die Lebensgrundlage der Menschen so zerstören, dass diese sich ganz aus der Landwirtschaft zurückziehen. Oft bleibt dann nur noch eine magere Viehzucht mit Schafen und Ziegen, die dann auch schon mal das letzte Grünzeug wegfressen. Das Ergebnis: Die Böden können sich kaum noch erholen. Die Verwüstung nimmt ihren Lauf.

Besser wäre es da, wenn man Feldfrüchte hätte, die auch mal eine Trockenperiode überstehen können und am Ende doch noch einen gewissen Ertrag bringen. Dann blieben die Menschen am Ort und könnten versuchen, die Böden zu erhalten und sie auch immer wieder zu verbessern. So würde nicht gleich aus einer Trockenperiode zwangsläufig eine Dürrekatastrophe.

Einige Wildsorten setzen sich besser durch

Kämpfen Landwirte mit Trockenheit, brauchen sie allerdings Ackerpflanzen, die gut mit Trockenstress klarkommen - und die können gezüchtet werden. Denn es gibt eigentlich genug Sorten, die gut mit Trockenheit klarkommen - allerdings sind diese nicht immer sehr ertragreich.

"Alle Pflanzenarten in der ganzen Welt haben eine große Variation, nicht nur von den Kulturarten, sondern auch von den Vorläufern, den Wildformen", sagt Jens Leon, Leiter des Forschungsbereichs Pflanzenzüchtung an der Bonner Universität. "Es ist deshalb interessant, nach neuen Genotypen - also Sorten, die entsprechende genetische Eigenschaften haben - zu suchen, die besser mit diesen Stresssituationen, wie Dürren, umgehen können."

Also versuchen Leon und seine Forscherkollegen weltweit, eher hart gesottene Wildlinien mit hochertragreichen Kulturlinien zu kreuzen. Dabei sollen dann neue Sorten herauskommen, die möglichst beides können: Eine Trockenperiode überstehen und am Ende doch auch Früchte liefern. Leon und seine Forscherkollegen in Bonn, suchen dabei ganz gezielt nach den dafür wichtigen genetischen Mechanismen in den Pflanzen. "Unser Ziel wäre es, diese Mechanismen kennen zu lernen. Und wenn wir sie kennen, können wir mit Hilfe von DNA-Markern, also DNA-Abschnitten, die wir sehr gut untersuchen können, die Beziehungen zwischen diesen Genregionen und den Merkmalen der Ausprägung der Pflanze feststellen", erklärt der Forscher.

Haben die Agrarwissenschaftler ihre Kandidaten einmal identifiziert, geht es ans Werk. "Dann können wir auf ganz klassischem Wege Eltern identifizieren, die dann vielleicht eine Salztoleranz aufweisen und die dann mit anderen Eltern zu kreuzen, die besser an den Standort angepasst sind und die auch eine hohe Qualität und ein hohes Ertragsniveau haben", sagt Leon. "So können wir Mechanismen aus Wildformen nutzen, die vielleicht nur 20 Prozent der Leistungsfähigkeit haben."

Studenten arbeiten in der Pflanzenzucht am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysoiologie (Foto: Picture-Alliance/dpa).

Erfolgreiche Züchtungen gibt es oft erst nach Versuchen mit zehntausenden Zuchtlinien.

Pflanzenzucht braucht langen Atem

In der Praxis ist das allerdings ziemliche Fleißarbeit. Nicht immer weiß man, was dazu führt, dass eine Pflanzenlinie sich gut, die andere dagegen schlecht entwickelt. "Gerade die Bodenheterogenitäten sind ein großes Hindernis bei der Züchtung. Wenn ein Züchter 10.000 Linien anbaut und glaubt, sein Boden sei homogen, täuscht er sich schnell - er ist es in der Regel nicht", sagt sein Forscherkollege Heiner Goldbach vom Bereich Pflanzenernährung. "Und wenn der Boden schön eben und homogen aussieht, kann es sein, dass der Züchter sagt: Die eine Linie sieht besser aus, sie muss besser sein. Dabei liegt das bessere Wachstum nur an unterschiedlichen Bodeneigenschaften."

Daher versuchen die Forscher, so viele Erkenntnisse über Einflussfaktoren wie möglich in ihre Züchtungen hineinzubringen. "Sensoren sollen dazu verhelfen, dass die Beobachtungen, die der Züchter macht, objektiver werden", sagt Goldbach, "Wir wollen auch Eigenschaften beobachten, die der Züchter mit bloßem Auge einfach nicht erfassen kann, etwa Prozesse die in der Photosynthese stattfinden".

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Viele Faktoren ergeben ein Bild

Solche Prozesse lassen sich etwa durch den Chlorophyllgehalt der Blätter ermitteln. Auch können Sensoren die Auswirkungen von Schädlingsbefall oder Nahrungsmittelangebot herausfinden. Und um ein möglichst vollständiges Bild zu bekommen, brauchen die Züchter Daten von sehr vielen Sensoren - erst dann entsteht ein umfassendes Bild.

"Jeder Sensor hat seine Vor- und Nachteile" sagt Goldbach. "Er kann bestimmte Sachen erfassen und andere nicht. Und die Idee ist, Kombinationen zu suchen, die mehr an Informationen liefern." Also werden die Ergebnisse mehrerer Sensoren so übereinandergelegt, dass daraus erkennbar wird, welche der vielen Variablen ursächlich für das bessere oder schlechtere Pflanzenwachstum ist.

Am Ende muss sich allerdings jede Zuchtlinie immer im wirklichen Leben beweisen: Im harten Einsatz auf dem Feld. Erst dann kann sich zeigen, ob sie wirklich mit Trockenheit oder anderen Widrigkeiten gut klar kommt und damit den Menschen ermöglicht, ihre Landwirtschaft auch nach Dürren noch weiterzuführen.

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