Hessisches Kompetenzzentrum für Kooperationen
in Forschung, Wissenstransfer und Lehre
mit Mittel- und Osteuropa

Zum ersten mal konnten RIPE Forscher zeigen, dass durch multigenetisches Bio-Engineering der Photosynthese eine Steigerung der Erträge primärer Feldfrüchte erreicht werden können. Nach mehr als einem Jahrzehnt der Forschung, konnte ein Team angeführt von der Universität Illionois mit einer genetisch veränderten Soja Pflanze die Erträge im Vergleich zur Ursprungspflanze steigern.

Dieses Ergebnis wird eine Grundlage vieler weiterer Entscheidungen sein – jüngste Berichte zeigen, dass sich die Welt bezüglich Ernährungssicherheit zurückentwickelt. Das befeuert durch einen Krieg, wie auch einer weltweiten Pandemie, macht es umso wichtiger, dass vorhandene Landwirtschaftliche Flächen möglichst effizient genutzt werden.

Hauptsächliche Gründe der sinkenden Ernährungssicherheit sind fehlende Lieferketten, die Zugang zu Lebensmitteln ermöglichen und erschwerte landwirtschaftliche Bedingungen. Letztere werden nicht zuletzt durch den Klimawandel verschlimmert. Den Zugang zu Nahrungsmitteln in armen Gebieten der Erde zu verbessern ist eines der Hauptziele des RIPE Projektes.

Durch das Erreichen der gesteigerten Photosynthese Aktivität können insbesondere Kleinbauern in Subsahara-Afrika Ihre Ernährungssicherheit steigern.

Photosynthese ist der natürliche Prozess einer jeden Pflanze zur Umsetzung von Sonnenlicht in Energie und Wachstum. Dabei geht die meiste Energie jedoch verloren, weswegen es sich die RIPE-Wissenschaftler zum Ziel gemachten haben diesen Prozess zu optimieren.

Das genutzte VPZ-Konstrukt enthält 3 Gene, welche für Proteine des Xanthophyll-Zyklus codieren. Dieser ist ein Pigment-Zyklus, der hilft die Pflanze vor zu intensiver Sonneneinstrahlung zu schützen. Befindet sich die Pflanze im direkten Sonnenlicht, aktiviert sich eine Kaskade die diesen Zyklus anstößt. Dabei werden die Blätter der Pflanze vor Schäden geschützt und ermöglicht übermäßige Energie abzugeben. Wenn die Blätter jedoch beschattet werden, dauert es mehrere Minuten, bis sich dieser Zyklus deaktiviert.

Durch die Veränderung der 3 Gene des VPZ Konstrukt und deren Überexpression konnte der Prozess aus Aktivierung und Deaktivierung deutlich beschleunigt werden. Dadurch ist es möglich, dass die Pflanze mehr Zeit effiziente Photosynthese betreibt. Final konnte so eine Steigerung des Ertrags um 20% erreicht werden, ohne eine Veränderung der Qualität.

Quelle: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adc9831