Turbo-Photosynthese für Reis – Forscher will Erträge um 50 Prozent steigern

An seinem Institut für Entwicklungs- und Molekularbiologie der Pflanzen wird unter anderem daran geforscht, neue Strategien in der Pflanzenzüchtung zu finden. Die bisherigen Ansätze – etwa kürzere Halme für mehr Stärke in den Körnern und bessere Ausnutzung der Düngemittel – seien bereits ausgereizt.

Deshalb konzentriert Westhoff sich nun auf den Prozess der Photosynthese, der bei Reis wie bei jeder Pflanze dazu dient, Kohlendioxid und Wasser mit Hilfe der Energie aus der Sonne in Traubenzucker und Sauerstoff umzuwandeln. Die Kohlenstoffmoleküle des Traubenzuckers sind dann wiederum die Bausteine für längerkettige Stärke und somit der wichtigsten Ertragskomponente.

Die Idee ist nun, die Ausnutzung der Sonnenenergie effizienter zu machen. In Zusammenarbeit mit dem Internationalen Reisforschungsinstitut (IRRI) auf den Philippinen bemüht sich Westhoff, das Photosynthesesystem der Maispflanze zu kopieren. Diese so genannten C4-Pflanzen führen im Vergleich zu C3-Pflanzen (wie Reis) eine schnellere Photosynthese bei mehr Wärme und Licht durch. Zudem hat sich bei diesen Pflanzen ein weiterer Weg zur Kohlenstoffdioxid-Fixierung entwickelt.

In der Evolution kam dies dadurch zustande, dass Pflanzen bei hohen Umgebungstemperaturen ihre Spaltöffnungen schließen müssen, um den Wasserverlust durch Transpiration in Grenzen zu halten. Doch dann ist auch die Aufnahme von Kohlendioxid aus der Luft erschwert, das ja eigentlich für die Photosynthese erforderlich ist. C4-Pflanzen besitzen deshalb eine Möglichkeit, selbst geringste Konzentrationen für die Photosynthese zu nutzen.

Ein bestimmtes Enzym besitzt eine viel höhere Anziehungskraft für Kohlendioxid als das vergleichbare Enzym der C3-Pflanzen. Der Traum der Forscher ist es nun, aus der C3-Pflanze Reis, eine C4-Pflanze herzustellen. Unterstützt wird Westhoff bei seinem Vorhaben von der Bill- und Melinda-Gates-Stiftung.