Dürre und wie Pflanzen damit umgehen

Die Klimaveränderung ist natürlich auch hier beim ESOF ein Thema, und die Folgen werden von unterschiedlichen Seiten beleuchtet. Ich war heute morgen bei einer Session über Dürreresistenz von Kulturpflanzen. Die Session wurde von Wissenschaftlern des Riken Instituts geleitet, Japans führender und bekanntester Forschungseinrichtung.
Drei Vorträge von drei Foschungsgruppen aus drei Ländern, und drei komplett unterschiedliche Arten, sich mit der Thematik Dürretoleranz bei Pflanzen zu beschäftigen.

Molekulare Grundlagen der Dürretoleranz: Arabidopsis als Modellpflanze
Die Japaner arbeiten Mit Arabidopsis thaliana, also dem “Haustier” der molekularen Pflanzenforschung, zu deutsch: die Ackerschmalwand. Die Forscher haben mit DNA Microarrays rund 1000 Gene identifiziert, deren Expression sich bei Dürrestress ändert. Durch Sequenzvergleiche konnten sie diese klassifizieren. Besonders interessant sind hier die sogenannten Transkriptionsfaktoren, also Proteine die regulatorisch in die Expression ganzer Gruppen von Genen eingreifen.
Für Arabidopsis sind eine ganze Menge molekularbiologischer Methoden und Techniken etabliert sind, so dass die Forscher die Pflanze gentechnisch so verändern konnten, dass einer dieser Transkriptionsfaktoren, das Gen DREB1A unter dem stressinduzierten Promotor rd29a exprimiert werden konnte. Das Resultat ist, dass der Pflanze jetzt Trockenheit, Salzstress und Kälte deutlich weniger anhaben konnten.
Dürrerestistenz bei Kulturpflanzen:Trockene Maiskörner keimen trotzdem
Das waren beeindruckende Ergebnisse, nur ist Arabidopsis nicht unbedingt Basis der Ernährung der Menschen, weder in Klimazonen mit Dürren, noch hier zu Lande. Der direkt anschließende Talk von Montse Pages, die hier in Barcelona forscht, hat sich deshalb direkt mit Mais beschäftigt. Sie hat untersucht, wie Maiskörner überleben können. Und Maiskörner sind nun ja wirklich trocken. Welche Faktoren erlauben also, dass Maiskörner nach jahrelanger Lagerung wieder auskeimen können?
Die Gruppe von Montse Pages nährt sich dem Thema an, in dem sie ebenfalls übergeordnete Gene identifizieren und funktionell charakterisieren, die einen Unterschied in der Expression zeigen, je nach Wachstumsbedingung. Sie haben sich dabei auf Proteinkinasen und Phosphorylasen spezialisiert. Diese Enzyme sind dafür verantwortlich, die Funktion anderer Proteine zu modulieren, indem sie diese phosporylieren und dephosphorylieren. Der Fachbegriff heißt: Post-translationale Modifikation.
Die Wiederauferstehungspflanze und ihre Strategie mit Dürre umzugehen
Leider wurden uns keine aktuellen Forschungsergebnise präsentiert, so dass direkt der dritte und letzte Talk der Session anschließen konnte. Dorothea Bartels von der Uni Bonn hat sich dem Thema Dürreresistenz von einer dritten Seite angenährt. Ihre Gruppe forscht mit einer Pflanze aus Afrika, der Wiederauferstehungspflanze,Craterostigma plantagineum, die komplett austrocknen kann, bei Regenfällen aber wie durch ein Wunder wieder grüne Blätter und Blüten treibt (siehe Fotos).

Drei Stadien der Wiederauferstehungspflanze. vor der Austrocknung, ausgetrocknet, und 24 h nach Rehydratation. Bilder von der Homepage des Arbeitsgebiets Molekulare Physiologie Prof. Dr. D. Bartels
Vergleiche mit Pflanzen der gleichen Gattung, die jedoch nicht Dürretolerant sind, haben gezeigt, dass die Wiederauferstehungspflanze unter Anderem einen außergewöhnlichen Zucker in den Blättern bildet: Oktulose. Dieser Zucker wird bei Trockenheit in Saccharose umgewandelt, und es wird vermutet, dass diese Substranz, ein bekanntes Osmoprotektant, eine wichtige Schutzfunktion gegen komplettes Austrocknen darstellt.
Die Frage die bliebt, ist in wie weit dieses Konzept des Schutzes gegen Austrocknen tatsächlich auf relevante Kulturpflanzen übertragbar ist. Ganze biochemische Stoffwechselwege können leider momentan noch nicht gentechnisch übertragen werden. Zumindest bei Pflanzen ist man davon auch noch ein gutes Stück entfernt.
Frage zur Akzeptanz der Gentechnik
Eine unvermeidbare Frage aus dem Publikum war die der Akzeptanz gentechnisch veränderter Pflanzen in der Gesellschaft, besonders in Deutschland. Das wäre ein Thema für eine ganze Session alleine.
Ich hoffe, dass die Allgemeinheit zunehmend ihre Angst vor transgenen Pflanzen abgelegen wird, Es wird immer Spinner unter den Umweltaktivisten geben, die Versuchsfelder einebnen und somit letztendlich nicht nur die Forschung aufhalten, sondern auch große Mengen Steuergelder verschleudern. Bei ausgewogener Berichterstattung in den Medien über transgene Pflanzen, sollte es doch auch in Deutschland möglich sein, anständig mit gentechnisch veränderten Pflanzen zu forschen. Ausgewogen heißt: Die Medien sollten sich weniger als Plattform für Spinner zur Verfügung stellen und über Nacht- und Nebelaktionen auf Maisfeldern berichten, sondern eher den gesellschaftliche Nutzen der Pflanzenforschung deutlich machen und die Risiken abwägen. So wird zu einer objektiveren Meinungsbildung beitragen, was unweigerlich zu mehr Akzeptanz moderner molekularer Pflanzenforschung führen wird.