Neue Pflanzen braucht das Land - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

Ein Beitrag von Dr. Céline Hönl und Dr. Günter Strittmatter, Cluster of Excellence on Plant Sciences (CEPLAS), Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Die Agenda 2030 der Vereinten Nationen (UN) definiert siebzehn Ziele für eine nachhaltige Entwicklung wie etwa Ernährungssicherung, Bildung, Armutsbekämpfung und Klima- und Naturschutz. Politik, Zivilgesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft sind aufgerufen diese Ziele für eine nachhaltige Entwicklung umzusetzen.

Ziel 15, „Leben an Land“, fordert vitale Land-Ökosysteme, die den Folgen des Klimawandels angepasst sind. Es thematisiert Maßnahmen zum Schutz von Ökosystemen, zum Beispiel nachhaltiger und ressourcenschonender Pflanzenanbau, Schutz der Bodengesundheit und Erhalt der Biodiversität. Diese Maßnahmen stehen in Einklang mit den Zielsetzungen der Bioökonomie. Die Pflanzenforschung leistet hierzu einen entscheidenden Beitrag.

In Deutschland werden über 90% der landwirtschaftlich genutzten Fläche durch nur sechs Feldfruchtarten abgedeckt: Weizen, Mais, Gerste, Raps, Kartoffel und Zuckerrübe. Global zählen zu den dominierenden Feldfruchtarten darüber hinaus Reis, Soja, Baumwolle, Zuckerrohr und Sonnenblumen. Hohe Erträge gehen häufig mit einem hohen Einsatz von synthetischen Pflanzenschutz- und Düngemitteln einher. In vielen Regionen ist zudem auch künstliche Bewässerung erforderlich. Selbst in gemäßigten Klimazonen kommt es durch die Häufung extremer Wetterlagen oder das Auftreten neuer Schädlinge und Krankheitserreger in den letzten Jahren zu erheblichen Ertragseinbußen. Landwirtschaftliche Monokulturen und Pestizideinsatz werden zudem als wichtige Faktoren für den Verlust an Artenvielfalt diskutiert.

CEPLAS erforscht die Evolution, Domestizierung und Anpassung von Nutpflanzen an sich verändernde Umweltbedingungen. Dabei richtet sich der Blick auch auf Feldfruchtarten, die in der Landwirtschaft bislang eine untergeordnete Rolle spielen, jedoch Eigenschaften mitbringen, die für die menschliche Ernährung und die Verbesserung der Nachhaltigkeit wichtig sein könnten. So wird beispielsweise die Anpassung von Amaranth und Quinoa an verschiedene landwirtschaftliche Produktionssysteme untersucht.

Nicht nur die Einführung neuer Feldfruchtarten wird als Element zum Erhalt der Biodiversität gesehen. Auch ein grundsätzliches Verständnis der Entwicklung von Ökosystemen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen ist erforderlich. Bei CEPLAS werden Grundlagen zur Bewahrung natürlicher ökologischer Vielfalt unter landwirtschaftlichen Produktionsbedingungen mit Hilfe ökogenetischer Ansätze erforscht.

Unsere heutigen Kulturpflanzen müssen an sich ändernde Umweltbedingungen sowie an neue Qualitätsanforderungen angepasst werden. Dabei müssen sie in der Lage sein, unter reduziertem Einsatz von Ressourcen weiterhin hohe Erträge zu liefern.

Die Erforschung der Grundlagen für eine Anpassung der Eigenschaften von Nutzpflanzen an solche Anforderungen ist ebenfalls Gegenstand der Arbeiten von CEPLAS. Beispielhaft seien hier Arbeiten zu den genetischen Grundlagen von Trocken- und Hitzeresistenz in Getreiden genannt, deren Ergebnisse Relevanz für die Züchtung entsprechend angepasster Sorten haben werden. Die Aufklärung der Mechanismen des Zusammenspiels von Pflanzen und Mikroben dient als Grundlage zur Entwicklung neuer umwelt- und ressourcenschonender Konzepte im Pflanzenschutz, bei der Pflanzenernährung und zur Erhaltung der Bodengesundheit. Erkenntnisse über die Grundlagen unterschiedlicher Formen der Photosynthese ermöglichen neuartige Ansätze zur Verbesserung der Ressourcennutzung.

Neue Züchtungsmethoden, wie etwa Genom-Editierung, werden die Nutzung von Ergebnissen aus diesen Forschungsarbeiten in der Pflanzenzüchtung erheblich beschleunigen.

Die hier veröffentlichten Inhalte und Meinungen der Autorinnen und Autoren entsprechen nicht notwendigerweise der Meinung des Wissenschaftsjahres 2020/21 – Bioökonomie.​