Peter Westhoff: Mehr Biomasse auf den Acker bringen

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Peter Westhoff ist Pflanzenforscher an der Universität Düsseldorf und beschäftigt sich unter anderem mit Reis. Quelle: Westhoff

20.03.2009  - 

Der Bedarf nach erneuerbaren Energien steigt ständig. Dabei steht vor allem die Produktion von Biogas aus pflanzlicher Biomasse im Blickpunkt des Interesses. Für Peter Westhoff, Professor am Institut für Entwicklungs- und Molekularbiologie der Pflanzen an der Universität Düsseldorf, ist hierbei die Maispflanze ein wichtiges Forschungsobjekt. Die Steigerung des Reisertrages ist eine weitere ehrgeizige Aufgabe, die der gebürtige Ostwestfale nicht aus den Augen verlieren will. Er hofft, in Zukunft einen Teil zur Lösung des globalen Hungerproblems beitragen zu können.

Sein Interesse für Pflanzen wurde Peter Westhoff durch die Nebenerwerbslandwirtschaft seines Vaters schon „früh in die Wiege gelegt“. Inzwischen ist der Forscher seit 1988 in Düsseldorf und unter anderem ein Experte in Sachen Mais. Dieser Pflanze widmet sich Westhoff beispielsweise im Projekt GABI-ENERGY, das unter dem Dach der Initiative Genomanalyse im biologischen System Pflanze (GABI) vom BMBF unterstützt wird. Hier arbeitet Westhoff zusammen mit seiner Düsseldorfer Arbeitsgruppe und einem Konsortium von wissenschaftlichen Partnern aus Industrie und Akademischen Instituten daran, Maispflanzen mit hoher Biomasse zu züchten. Denn: Aus erhöhter Biomasse lässt sich mehr Biogas herausholen. Gelingen soll das unter anderem mit systemorientierten Methoden und der Genomforschung.

Ziel: Frühere Aussaat beim Mais 

Pflanzenforscher Westhoff koopiert dabei sehr eng mit der Kleinwanzlebener Saatzucht AG (KWS SAAT AG), die im niedersächsischen Einbeck angesiedelt ist. Zusammen mit der größten deutschen Pflanzenzuchtfirma wollen die Wissenschaftler die Gesamttrockenmasse von Zea mays um bis zu 100% erhöhen. Dabei werden zwei sich ergänzende Ansätze verfolgt. In einem grundlagenorientierten Teilprojekt suchen die Forscher der genetischen Basis der für die Biomassenproduktion wichtigen Merkmale Spätreife und Kältetoleranz. „Wir wollen, dass der Mais früher gesät werden kann und im Herbst länger wächst“, erklärt Westhoff. „Sehr gut wäre, wenn wir statt im Mai schon im April mit der Aussaat beginnen, die Reife verzögern und die Maispflanzen noch bis in den Oktober hinein das zur Verfügung stehende Sonnenlicht ausnutzen könnten“. Um den Mais an die klimatischen Gegebenheiten in Deutschland anzupassen, wurden im Labor bereits „Kältetoleranzorte“ im Genom lokalisiert und isoliert - unter dem Dach des früheren GABI-COOL-Projekts, an dem auch Maisexpertin Evelyn Möller beteiligt war (mehr...). Durch gezielte Kreuzungen und Rekombinationen sollen nun im anwendungsbezogenen zweiten Teilprojekt Maispflanzen gezüchtet werden, die aufgrund einer verlängerten Vegetationsperiode mehr Biomasse vorweisen können. Die Förderung für das GABI-ENERGY-Projekt läuft noch bis Juni 2010. Ob danach noch weiteres Geld vom BMBF zur Verfügung gestellt wird, bleibt abzuwarten. „Die Anwendung der modernen Pflanzengenomforschung ist wichtig“, hofft Westhoff auf eine Verlängerung.

In dieser Grafik sind die unterschiedlichen Photosynthese-Typen von Reis (C-3/oben) und Mais (C-4/unten) dargestellt. Der C-4-Typ funktioniert arbeitsteilig und ist deshalb leistungsfähiger.Quelle: Westhoff

Photosynthese-Produktion beim Reis steigern  

Eine andere Pflanze, der sich Westhoff intensiv widmet, ist Reis. Im Vergleich zum Mais ist das Süßgras der Gattung Oryza ausschließlich zur menschlichen Nahrung bestimmt. Vor allem für die arme Bevölkerung Südostasiens ist die Frucht meist das einzige Lebensmittel. Da ein Ende des Bevölkerungswachstums nicht abzusehen ist, könnte das Getreide künftig knapp werden. Grund genug für Wissenschaftler und Pflanzenzüchter, die Reiserträge weiter zu optimieren. „Es ist schon gelungen, Pflanzen zu züchten, die aufgrund kürzerer Halme mehr Stärke in ihren Körnern produzieren können und darüber hinaus auch empfänglicher für Kunstdünger sind. Doch diese Ertragssteigerung ist ausgereizt“, beschreibt Westhoff das Problem der stagnierenden Reisproduktion und die Bedeutung einer neuen Strategie bei der Pflanzenzüchtung.

Zusammen mit mehreren Arbeitsgruppen aus aller Welt arbeitet Westhoff für das Internationale Reisforschungsinstitut (IRRI) in Los Baňos auf den Philippinen. Die beteiligten Forscher sind bemüht, Reispflanzen dahingehend zu verändern, dass die Photosyntheseproduktion – bei der Kohlendioxid und Wasser durch Einstrahlung von Sonnenlicht in Traubenzucker und Sauerstoff umgewandelt wird – gesteigert werden kann. Für den Reis jedenfalls würde ein Mehr an Photosynthese auch ein Plus an Biomasse der Reiskörner bedeuten. Um die Photosyntheseproduktion beim Reis anzukurbeln, schauen die Forscher zum Mais. Denn während sich beim Reis vor ungefähr 3 1/2 Milliarden Jahren eine sogenannte C3-Photosynthese etabliert hat, entwickelte sich beim Mais vor rund dreißig Millionen Jahren der C4-Typ  – eine Art Turbomotor (siehe Abbildung). „Aus C3-, C4-Pflanzen herzustellen, wäre ein Traum, den ich noch verwirklichen will“, weiß der studierte Biologie- und Chemielehrer jedoch um die Schwierigkeit dieser Aufgabe. Bis 2012 wird ihm und seiner Arbeitsgruppe dabei die Bill und Melinda Gates-Stiftung mit rund 544.000 Euro unter die Arme greifen. Doch auch über diese Zeit hinaus will Peter Westhoff dem Rheinland treu bleiben. „Hier habe ich meine Heimat gefunden“, betont der Wissenschaftler.


Autor: Daniel Wunsch