Forschende der Justus-Liebig-Universität Gießen arbeiten an der Züchtung von Reissorten, die gegen die schädlichen Auswirkungen von Ozonresistenz aufgewachsen sind, was einen bedeutenden Schritt zur Sicherstellung der Ernährung in Zeiten globaler Umweltherausforderungen darstellt. Insbesondere in asiatischen Ländern wie Bangladesch, wo der Reisanbau durch steigende Ozonkonzentrationen bedroht ist, könnte diese Entwicklung von entscheidender Bedeutung sein.
Die Veränderungen in der Atmosphäre, insbesondere durch den Einsatz fossiler Brennstoffe, haben zur Erhöhung der Ozonwerte in der unteren Atmosphäre geführt. Obwohl Ozon in der Stratosphäre eine schützende Funktion gegen UV-Strahlung hat, schädigt es in tieferen Luftschichten sowohl die menschliche Gesundheit als auch das Pflanzenwachstum. Dies hat schwerwiegende Folgen für die Landwirtschaft und die Nahrungsproduktion in stark besiedelten Regionen, wo Reis das Hauptnahrungsmittel für Millionen von Menschen darstellt.
Ein Team unter der Leitung von Prof. Dr. Michael Frei, einem Experten für Pflanzenbau und Ertragsphysiologie, hat nun eine innovative Lösung präsentiert: Die Züchtung von Reissorten, die weniger empfindlich auf Ozonbelastung reagieren. Diese Ergebnisse wurden in der angesehenen Fachzeitschrift „Global Change Biology“ veröffentlicht. In früheren Forschungen hatte das Team bereits nachgewiesen, dass die Erträge von Reis in Bangladesch durch Ozon signifikant beeinträchtigt werden können.
Ozon dringt in die Blätter der Reispflanzen ein, was zu Gewebeschäden führt und die Photosynthese – den Prozess, durch den Pflanzen Licht in Energie umwandeln – stark einschränkt. Dies hat zur Folge, dass Landwirte Ertragseinbußen von bis zu 40 Prozent verzeichnen müssen. Um diesem Problem entgegenzuwirken, hat der aus Bangladesch stammende Pflanzenzüchter Muhammad Shahedul Alam eine neue Züchtungsmethode entwickelt, die es ermöglicht, Reissorten zu kreieren, die unter Ozonstress stabilere Erträge liefern.
Die Methode, die als markergestützte Selektion bekannt ist, beinhaltet die gezielte Kreuzung von Genen aus älteren, robusten Reissorten mit modernen Hochleistungssorten. Diese Technik ermöglicht es, bestimmte Gene präzise zu transferieren, um den Pflanzen zusätzliche Resistenzen gegenüber Umweltstress zu verleihen. In diesem Fall wurden Gene aus einer traditionellen bengalischen Reissorte in beliebte Sorten integriert, die sowohl bei Landwirten als auch bei Verbrauchern in Bangladesch geschätzt werden.
Prof. Frei hebt hervor, dass die Effizienz dieser Züchtungstechnik darin besteht, dass die erforderlichen Kreuzungs- und Analyseprozesse nicht auf großen Feldern, sondern in Laboren und Gewächshäusern durchgeführt werden können. Die neuen Reissorten wurden sowohl in kontrollierten Ozonbegasungsexperimenten in Gießen als auch in Feldversuchen in Bangladesch getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass die ozonresistenten Sorten nur geringfügige Ertragseinbußen aufweisen oder sogar stabile Erträge liefern, während herkömmliche Sorten erheblich unter der Ozonbelastung leiden.
Die Gießener Wissenschaftler sehen diese Entwicklung als einen vielversprechenden Ansatz zur langfristigen Sicherung der Nahrungsmittelproduktion in stark besiedelten Ländern, die unter den Auswirkungen des Klimawandels leiden. Prof. Frei betont jedoch, dass es ebenso wichtig ist, die Ursachen für die steigende Ozonbelastung anzugehen. Langfristig müsse die Reduktion fossiler Brennstoffe und der damit verbundenen Luftverschmutzung im Fokus stehen, um auch die Ozonwerte in Asien zu senken.
Die Forschung an ozonresistenten Reissorten könnte somit nicht nur zur Verbesserung der Ernährungssicherheit beitragen, sondern auch als Modell für andere Kulturen dienen, die unter ähnlichen Umweltbedingungen leiden. In einer Zeit des globalen Wandels ist es entscheidend, innovative Lösungen zu finden, um die Herausforderungen der Landwirtschaft zu bewältigen.
