Gentechnisch veränderter Weizen hilft den Wurzeln, Verbindungen abzusondern, die stickstofffixierende Bakterien im Boden aktivieren. Dies eröffnet Landwirten die Möglichkeit, Umweltverschmutzung und Düngemittelkosten zu reduzieren.
Die neue Weizensorte wurde von Professor Eduardo Blumwalds Team mithilfe der CRISPR-Genschere entwickelt. Das Team verbesserte die Fähigkeit der Pflanze, eine natürliche Verbindung zu produzieren, die, wenn sie von den Wurzeln in den Boden abgegeben wird, Bakterien dabei hilft, Uran aus der Luft in eine für Pflanzen aufnehmbare Stickstoffform umzuwandeln – ein Prozess, der als Stickstofffixierung bezeichnet wird.
Blumwald erklärt, die Technik sei besonders in Entwicklungsländern nützlich. „In Afrika verwenden die Menschen keinen Dünger, weil ihnen das Geld fehlt und ihre Felder sehr klein sind, etwa sechs bis acht Hektar“, sagt er. „Stellen Sie sich vor, man könnte Pflanzen anbauen, die Bakterien im Boden dazu anregen, ihren eigenen Dünger zu produzieren.“
Diese Entdeckung baut auf den bisherigen Erfolgen des Teams bei Reis auf und wird nun auf andere Getreidearten ausgeweitet.
Weizen ist derzeit das weltweit zweitwichtigste Getreide und beansprucht etwa 18 % des globalen Stickstoffdüngerverbrauchs. Laut der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) wurden 2020 weltweit über 800 Millionen Tonnen Dünger produziert. Allerdings nehmen die Pflanzen nur 30–50 % des ausgebrachten Düngers auf; der Rest gelangt in Flüsse und Meere und führt dort zu sauerstoffarmen „Todeszonen“ oder zur Bildung von Lachgas – einem starken Treibhausgas.
Im Gegensatz zu Hülsenfrüchten, die Wurzelknöllchen besitzen, um eine sauerstoffarme Umgebung für stickstofffixierende Bakterien zu schaffen, verfügen Weizen und die meisten anderen Nutzpflanzen nicht über diese Struktur und sind daher auf synthetische Düngemittel angewiesen.
„Jahrzehntelang haben Wissenschaftler versucht, Knöllchen in Getreidepflanzen zu erzeugen oder stickstofffixierende Bakterien in die Wurzeln einzubringen – bisher ohne Erfolg. Wir haben einen anderen Ansatz gewählt“, sagte Blumwald. „Wir glauben, dass der genaue Ort der Bakterien keine Rolle spielt, solange der fixierte Stickstoff die Pflanze erreicht und von ihr genutzt werden kann.“
Das Team untersuchte 2.800 natürliche Pflanzenstoffe und fand 20, die Bakterien bei der Bildung eines Biofilms helfen – einer Beschichtung, die dazu beiträgt, eine sauerstoffarme Umgebung für die Funktion des Nitrogenase-Enzyms aufrechtzuerhalten.
Nachdem die beteiligten Gene identifiziert worden waren, nutzte das Team CRISPR, um die Produktion einer bestimmten Flavonverbindung namens Apigenin zu steigern. Produziert der Weizen überschüssiges Apigenin und gibt es in den Boden ab, bilden die Bakterien einen schützenden Biofilm. Dadurch kann die Nitrogenase Stickstoff in eine für Pflanzen nutzbare Form umwandeln.
Auch unter sehr geringen Düngungsbedingungen erzielte der genveränderte Weizen höhere Erträge als die Kontrollsorte.
Laut dem US -Landwirtschaftsministerium gaben Landwirte im Jahr 2023 fast 36 Milliarden Dollar für Düngemittel aus. Blumwald erklärte, dass die USA über rund 500 Millionen Hektar Getreideanbaufläche verfügen. „Stellen Sie sich vor, Sie könnten den Düngemitteleinsatz auf dieser Fläche um 10 Prozent reduzieren. Selbst bei einer konservativen Schätzung wären das Einsparungen von über einer Milliarde Dollar pro Jahr.“
Die Forschungsergebnisse wurden im Fachjournal „Plant Biotechnology“ veröffentlicht. Die University of California hat für diese Weizensorte eine Patentanmeldung eingereicht.
VNA
Quelle: https://tuoitre.vn/doc-la-lua-mi-chinh-sua-gene-co-kha-nang-tu-tao-phan-bon-20251125082458973.htm
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