https://www.faz.net/-gwz-9drqt

Stickstoff-Gene entdeckt : Die grüne Revolution geht in die nächste Runde

Reife Weizenähren sind schwer. Kurze, stabile Halme sind notwendig, vor allem wenn das Wetter rauher wird. Bild: dpa

Lange schien das unmöglich: Kurze Halme und weniger Dünger für höhere Erträge. Jetzt hat man Gene entdeckt, die für die Landwirtschaft einen großen Schritt nach vorne bedeuten.

          2 Min.

          Die Macht des Gens – selten wird sie für uns wirklich greifbar, selten wirkt tatsächlich ein Gen für sich allein. Am ehesten noch und sehr konkret zeigt sie sich in der zerstörerischen Kraft, die von einzelnen mutierten Genen in Patienten ausgeht, die unter einer Erbkrankheit leiden.

          Joachim Müller-Jung

          Redakteur im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          In den Pflanzen ist es nicht viel anders, auch hier handelt es sich eher um eine heikle Macht der Gene. Von den sagenhaften 107 891 Genen der Weizenpflanze etwa – nach heutigem Wissen fünfmal so viele wie im Erbgut des Menschen –, die ein weltumspannendes Konsortium mit dem deutschen Institut für Pflanzenzüchtung und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben an der Spitze vollständig dekodiert und jüngst präsentiert hat, ist noch so wenig bekannt, dass der Beitrag einzelner Gene zur Marginalie zu schrumpfen scheint. Diese Machtlosigkeit erzeugt ihrerseits eine Ohnmacht, nämlich jene der Wissenschaftler, wenn diese etwa versuchen, in dem Bauplan der Zellen, den man in den vielfach verschachtelten Gen-Netzwerken vermutet, eines jener erhofften „Sesam öffne dich“-Gene zu entdecken, das aus dem schmucklosen Gras ein schillerndes und ertragreiches Gewächs macht. Eine Genvariante vielleicht, die mit einem Schlag Unmögliches schafft und den Hunger in der Welt beseitigt.

          Kurze Halme haben ihren Preis

          Ein solches Gen mit der Lizenz zur Fortsetzung der „Grünen Revolution“ glauben jetzt Forscher der Oxford-Universität zusammen mit Genforschern der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entdeckt zu haben. Das britische Wissenschaftsmagazin „Nature“ unterfüttert diese Deutung mit dem Titel ihres Kommentars: „Eine neue Grüne Revolution am Horizont“. Nichts Geringeres soll möglich werden als die Selbstdüngung der Pflanzen aus der Luft. Es klingt wie Magie. Dabei ist der Befund, den das chinesisch-britische Team mit seinen Experimenten hauptsächlich an Reis liefert, erst einmal nur das Dokument einer akribischen und sicher auch vielversprechenden genetischen Fleißarbeit.

          Im Mittelpunkt steht das Gen mit der Bezeichnung GRF4. Es ist für den Stickstoff- und Kohlenstoffhaushalt des Getreides offenbar eine entscheidende Instanz. GRF4, das bis dahin überhaupt nicht beachtet wurde, beeinflusst nämlich zweierlei: einerseits das Wachstum der Pflanze, weswegen das GRF4-Produkt als Wachstumsfaktor der Zelle beschrieben wurde. Zweitens aber ist es ein Gegenspieler des schon länger bekannten DELLA-Gens.

          Das Protein, das dieses Gen produziert, sammelt sich in größerer Zahl praktisch in allen Getreidesorten an, welche die erste Grüne Revolution in den sechziger und siebziger Jahren hervorgebracht hat. Die damals gezüchteten Sorten – ob Reis, Weizen oder Gerste – hatten die Getreideerträge innerhalb weniger Jahre in die Höhe schnellen lassen: von 741 Millionen Tonnen weltweit Anfang der sechziger auf gut 1,6 Milliarden Tonnen Mitte der achtziger Jahre. Ein entscheidender Faktor war das Längenwachstum oder vielmehr: die Kürze und Stärke der Halme. Dadurch gingen die Ernteverluste durch Hagel und Gewitter massiv und mit einem Schlag weltweit zurück. Die Überproduktion von DELLA war entscheidend dafür. Sie hatte allerdings einen Preis: Die Stickstoffaufnahme in den Wurzeln war gehemmt, das Getreide war stabil, benötigt nun aber viel mehr Dünger.

          Am Reis und Weizen getestet

          Mit keiner Zucht war dieser Nachteil zu kompensieren. Bis nun die Oxforder und chinesischen Forscher auf die Spur des GRF4 kamen. Dieses Gen nämlich erleichtert offenbar den Wurzelzellen die Stickstoffaufnahme sehr direkt. Reispflanzen, und wie sich in anschließenden Versuchen zeigte, auch Weizenpflanzen, bei denen man das GRF4-Gen durch einen Eingriff ins Genom stärker aktivierte, nutzen die Stickstoff-Reservoire im Boden deutlich effektiver als die üblichen modernen Sorten – bei gleichbleibend kurzen (und stabilen) Halmen. Wachstum und Nährstoffverwertung wurden entkoppelt, „eine optimale Kohlenstoff- und Stickstoffbalance erreicht“, wie im „Nature“-Kommentar gejubelt wird.

          Fast klingt es, als hätte man den Schlüssel endlich gefunden, die Erträge züchterisch oder vielleicht bald schon auch gentechnisch mit einem Schlag zu steigern. Ganz so weit ist es jedoch noch nicht. Denn ob die GRF4-Varianten, sollten sie sich denn zur Marktreife züchten lassen, in den lokalen Getreidesorten ähnlich gewinnbringend wirken, muss sich erst noch zeigen.

          Weitere Themen

          Hat die Prävention ausgedient?

          Suizid-Assitenz : Hat die Prävention ausgedient?

          Jeder hat das Recht auf Hilfe beim Suizid – egal ob alt oder jung, krank oder gesund. Das entschied das Bundesverfassungsgericht, nun soll ein Gesetz folgen. Doch was ist mit der Suizidprävention? Wie soll die Assistenz bei der Selbsttötungen reguliert werden? Darüber sprachen wir mit der Psychiaterin Ute Lewitzka,

          Topmeldungen

          Bundesliga im Liveticker : Lewandowski gegen Haaland 2:2

          Dortmund nimmt die Bayern in den ersten Minuten auseinander. Haaland trifft doppelt. Doch Lewandowski lässt sich nicht lumpen und gleicht im Torjäger-Duell aus. Verfolgen Sie das Spiel im Liveticker.

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.