Pflanzen im Fokus

Das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben ist eine gemeinnützige Forschungseinrichtung und untersteht dem Land Sachsen-Anhalt. Gefördert wird es mit rund 40 Millionen Euro im Jahr durch Bund und Land. Am IPK Gatersleben sind über 500 Mitarbeitende beschäftigt, davon 180 Wissenschaftler aus 33 Nationen. Geschäftsführender Direktor des Institutes ist der 61-jährige Pflanzengenetiker Prof. Andreas Graner.

Forschung: Am Biotech-Campus des IPK werden sowohl Grundlagenforschung als auch anwendungsbezogene Forschung betrieben. Geforscht wird in vier wissenschaftlichen Abteilungen: Genbank, Züchtungsforschung, Molekulare Genetik sowie Physiologie und Zellbiologie.

Genbank: Mit einem Gesamtbestand von 151 002 Mustern von 2 933 Arten und 776 Gattungen zählt die Ex-situ-Genbank des IPK zu den weltweit größten Einrichtungen ihrer Art. Die Genbank leistet einen wichtigen Beitrag zur Verhinderung des Aussterbens von Kulturpflanzen und von mit ihnen verwandten Wildarten.

Weitere Förderung: Nach Abschluss der alle sieben Jahre stattfindenden Evaluierung des IPK hat der Leibniz-Senat Land und Bund empfohlen, das Institut weiter zu fördern Das Institut leiste u.a. „hervorragende Forschungsarbeiten an Weizen und Gerste – Getreidearten, welche wichtige Pfeiler für die Ernährungssicherung darstellen“. (jb)

Gatersleben l Taraa! Professor Thomas Altmann breitet am Ende des 60-minütigen Rundgangs durch die heiligen Hallen und gewächshausähnlichen, automatisierten Forschungs-Anlagen des Institutes die Arme aus wie ein Zauberer: „Und hier ist sie: Unsere neue Planzenkulturhalle“, kündigt der Chef der Abteilung Molekulare Genetik das Prunkstück des Instituts im Salzlandkreis an. Doch Enttäuschung macht sich breit. Von außen sieht die neueste Errungenschaft des IPK eher nach einer stinknormalen Lagerhalle aus. Umso spektakulärer ist, was sich hinter der weißen, fensterlosen Fassade versteckt: Auf 1000 Quadratmetern Grundfläche Hightech vom Feinsten. Ein Raumschiff für Pflanzen. Das wohl naturgetreuste Gewächshaus der Welt. Hier, in über 100 Containern, wächst die Zukunft.

„Dürre in Afrika, Überschwemmungen in Indien, Nährstoffmangel – was wir hier simulieren können, gibt es nirgendwo anders auf der Welt. Das ist einzigartig, mit einzigartigen Möglichkeiten für die Wissenschaft und Forschung“, schwärmt der „Pflanzenflüsterer von Gatersleben“ von den mannigfaltigen Möglichkeiten, die eines zum Ziel haben: Pflanzen gläsern zu machen. Das soll den Forschern bei der Suche nach Nutzpflanzen helfen, die dem Klimawandel und den damit verbundenen Wetterextremen trotzen, so der Biologe. Wenn wie zuletzt lang­anhaltende Trockenheit zur Regel wird oder auch plötzlicher Starkregen, dann stelle sich die Frage: Welche Pflanze hält solche Wetter-Schwankungen aus? „Genau daraufhin untersuchen wir Getreide, Raps oder Mais – indem sie in unseren Anlagen den Extremen der Zukunft ausgesetzt werden“, ordnet Altmann die Grundlagenforschung ein.

Bei den Pflanzen in den Containern handelt es sich um Mais. Der wächst in den je einen Kubikmeter großen Containern scheinbar vor sich hin. Doch nichts da: Alles, was unter und über der Erde passiert, jedes Wachsen, jede Reaktion auf Umwelt und Klima wird kontrolliert, dokumentiert, analysiert.

Bilder

Möglichst nah an realen Bedingungen

„Temperatur, Wind, Regen, Licht – grundsätzlich geht es uns darum, möglichst nah an den natürlichen Feldbedingungen heranzukommen“, erklärt Altmann. In echt sieht das so aus: Riesige Ventilatoren simulieren zwischen vier und sechs Metern pro Sekunde Luftbewegung. Die Temperaturen sind zwischen 0 und 45 Grad steuerbar. Ebenso gezielt können den Pflanzen Nährstoffe, Wasser oder auch Kohlendioxid zugeführt werden. An der Decke sorgen dimmbare Entladungslampen, UV-Leuchten sowie LED-Lampen, die weißes, blaues oder rötliches Licht ausstrahlen, für Tageslicht. „Damit kommen wir dem natürlichen Sonnenlicht sehr nahe“, so der Experte.

In der noch im Aufbau befindlichen zweiten Anlage wird künftig das Wachstum von Wurzeln in sogenannten Rhizotronen sichtbar gemacht. Die Forscher interessiert, wie und wodurch die Pflanze die Zunahme an Biomasse, sprich, das Wachstum, regelt. „Wir müssen die Wurzel genauso intensiv untersuchen wie den oberirdischen Teil." Gelingt es am Ende, die Wasser- und Nährstoffaufnahme zu optimieren, kann man besser auf die Anforderungen der Landwirtschaft und die Risiken durch den Klimawandel reagieren. Und so möglicherweise den Ertrag von Kulturpflanzen steigern und Umweltbelastungen senken. „Darum geht es ja letztendlich“, hofft Altmann, dass die Suche nach den perfekten Genen erfolgreich sein und in den Anbau ertragreicher Nachkommen münden wird. Damit hätten sich die Investitionen gelohnt. 8,2 Millionen Euro haben Bau und technische Einrichtung der futuristischen Pflanzenkulturhalle gekostet – finanziert zu gleichen Teilen von Bund und Land.

Ernährung aller Menschen weltweit wird zum Pr

„Man kann es nicht hoch genug schätzen, dass Geld in ein Institut wie unseres fließt, welches Wissen schafft. Ich hoffe, dass wir damit langfristig dazu beitragen können, die Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung sicherzustellen.“

Den Hunger in der Welt zu lindern, das ist aus Sicht von Institutsdirektor Professor Andreas Graner der Motor, der alle 180 Wissenschaftler aus 33 Nationen antreibt. Frei nach dem Credo des IPK: Erhalten. Erforschen. Erschließen.

Ertrag auf der gleichen Fläche erhöhen

„Schon jetzt leiden rund 800 Millionen Menschen an Hunger. Schätzungen gehen davon aus, dass die Erdbevölkerung bis 2050 auf 9,2 Milliarden steigt. Damit alle ernährt werden könnten, müsste der Ertrag von Nutzpflanzen um 50 Prozent erhöht werden“, legt Graner den Finger in die Wunde. Und das auf den gegenwärtigen Anbauflächen, denn mit einer Vergrößerung sei angesichts weltweiter Urbanisierung nicht zu rechnen, gibt der Wissenschaftler zu bedenken. Heißt: Bessere Ernten müssen her – und das trotz des Klimawandels. Diesem zu begegnen, stellt eine ebenso große Hürde dar, so der 61-Jährige: „Jeder Temperaturanstieg um ein Grad führt bei den wichtigsten Kulturpflanzen Weizen, Mais, Reis zu Ertragsverlusten von 10 bis 25 Prozent.“ Zudem wandern Schädlinge und Krankheitserreger immer weiter nach Norden, neue Plagen drohen.

Auch beim IPK zielen Forschung und Züchtung darauf ab, die Nutzpflanzen effizienter und widerstandsfähiger zu machen. Doch es ist ein Wettlauf mit der Zeit, gibt Graner zu bedenken. Das Klima sowie das Auftreten und Verhalten von Schädlingen und Krankheitserregern ändern sich so rasch, dass die Züchtung nicht nachkommen kann. „Eine besser angepasste Sorte zu züchten dauert je nach Kulturart 10 bis 30 Jahre.“ Bei herkömmlicher Züchtung sei vieles vom Zufall abhängig und es kostet langjährige Anstrengungen, die sich daraus ableitenden Probleme in den Griff zu bekommen.

Umso unverständlicher ist es für Graner, Altmann & Co., dass in Deutschland nicht alle Möglichkeiten, die die Gentechnik bietet, genutzt werden dürfen. Graner: „Mit einem verantwortungsvollen und innovativen Einsatz ließe sich viel Zeit und Aufwand sparen. Es ist an der Zeit, die Gentechnik als Chance zu sehen und nicht als Teufelswerk.“