Bakterielle Eiweiße schützen Mais vor Trockenheit

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Forschung an trockentolerantem Mais: Die Wissenschaftler Gus C. Zimmerman und Lei Cai im Gewächshaus von BASF. Quelle: BASF

12.06.2009  - 

Schon seit Jahren arbeiten Forscher daran, Pflanzen zu züchten, die Stresssituationen wie lang anhaltende Trockenheit aushalten können. Wissenschaftler des US-amerikanischen Agrarkonzerns Monsanto haben inzwischen in Bakterien Eiweiße gefunden, mit deren Hilfe sich Pflanzen gegen Stress schützen lassen (2008, Plant Physiology, Vol. 147, S. 446-455). Gemeinsam mit dem deutschen Chemiekonzern BASF wurden nun erste trockentolerante, gentechnisch veränderte Maissorten entwickelt. Eine Marktzulassung wird frühestens für 2012 erwartet.

Der Klimawandel stellt die Landwirtschaft vor große Herausforderungen. Auch in Deutschland werden die Auswirkungen zu spüren sein. So rechnen Experten in den kommenden Jahren vor allem mit längeren Trockenperioden als bisher. Das geht auch aus dem Bericht der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) hervor. Besonders betroffen sind dabei Gegenden wie die Sahelzone, die bereits jetzt unter starker Trockenheit zu leiden haben.

Bakterieneiweiße als Wachstumhelfer in Stresszeiten

Die Wissenschaft ist nun dabei aufzuklären, wie der Umang mit klimatischem Stress auf molekularer Ebene abläuft, um langfristig neue Strategien für die Züchtung von stressresistenten Pflanzen aufzudecken. Erst jüngst hatten Münchner Wissenschaftler herausgefunden, wie Pflanzen mit klimatischen Stresssituationen umgehen: Sie verschließen die Poren ihrer Blätter und verringern so die Verdunstung (mehr...). Maispflanzen reagieren besonders in der Zeit des Kornansatzes extrem empfindlich auf Trockenheit. Allein in den Vereinigten Staaten sind potenziell 4 bis 5 Millionen Hektar Maisanbaufläche von moderater Trockenheit beeinträchtigt.

In Petrischalen werden die unterschiedlichen Wachstumsphasen der gentechnisch verbesserten Gewebekulturen von Mais sichtbar. Sobald sie eine Größe von 10 bis 15 Zentimetern erreicht haben, werden die Pflänzchen eingetopft. Quelle: BASF

Wissenschaftler des Agrarkonzerns Monsanto, der in Deutschland wegen des Anbauverbots seines gv-Mais MON810 für Schlagzeilen sorgt, haben inzwischen bestimmte Eiweiße in Bakterien als Stresshelfer identifiziert. Wie sie Ende 2008 im Fachmagazin Plant Physiology (2008, Vol. 147, S. 446-455) berichteten, können die als Kälteschockproteine (cold chock proteins, CSPs) bezeichneten Eiweiße - eingeschleust in Pflanzen - dazu beitragen, dass trotz unzureichender Wasserzufuhr stabile Ernten möglich sind. Die Forscher haben dabei CspA von Escherichia coli und CspB aus Bacillus subtilis untersucht, die entsprechenden Gene in verschiedene Pflanzen (Arabidopsis thaliana, Mais, Reis) eingeschleust und auf ihre Eigenschaften beim Anbau analysiert. So zeigten Maispflanzen mit CspB, die kurz vor Blühbeginn zwei Wochen lang wenig Wasser ausgesetzt waren, bis zu 24 Prozent größeres Wachstum als Pflanzen ohne die bakteriellen Eiweißhelfer. Insgesamt wurden 22 verschiedene CspB-Varianten getestet.

Zulassung für trockentoleranten Mais frühestens 2012 erwartet

Nun hat Monsanto gemeinsam mit dem deutschen Chemiekonzern BASF entsprechende gentechnisch veränderte Maispflanzen für eine kommerzielle Nutzung entwickelt, die das Bakterieneiweiß CspB herstellen können. Dafür hat BASF eine Gen-Screening-Plattform mit Daten über Stresstoleranzmerkmale verschiedener Nutzpflanzen zur Verfügung gestellt. „Der trockentolerante Mais von BASF und Monsanto ist das erste Produkt, das aus unserer Zusammenarbeit im Bereich der Pflanzenbiotechnologie hervorgeht", sagt Jürgen Schweden, Senior Vice President R&D bei BASF Plant Science.  Die beiden Unternehmen haben im März 2007 eine gemeinsame Forschungskooperation beschlossen und investieren über die gesamte Dauer der Zusammenarbeit gemeinsam 1,2 Milliarden Euro.

Vor kurzem wurden nun Produktzulassungen bei den entsprechenden Behörden in Nordamerika, Kolumbien und in der Europäischen Union beantragt. Mit einer Markteinführung rechnen die Unternehmen voraussichtlich im Jahr 2012. „Mit trockentolerantem Mais unterstützen wir die Landwirte mit einem weiteren Werkzeug, die heutigen Herausforderungen in der Landwirtschaft besser zu bewältigen“, sagte Robert Fraley, Chief Technology Officer bei Monsanto.  

In Deutschland ist Monsanto stark in der Kritik. Agrarministerin Ilse Aigner (CSU) untersagte im April 2009 die Aussaat des gv-Mais MON810, der sich gegen die Larven des Schädlings Maiszünsler wehren kann (mehr...). Ein Eilantrag von Monsanto, der der Firma doch noch die Aussaat der umstrittenen Sorte in diesem Jahr ermöglichen sollte, wurde vom Bundesverwaltungsgericht Braunschweig abgelehnt (mehr...) und vom Oberverwaltungsgericht Lüneburg bestätigt (mehr...). Dem Unternehmen entstand so ein Schaden von mindestens einer halben Million Euro, sagte Monsanto-Sprecherin Ursula Lüttmer-Ouazane im Interview mit der Süddeutschen Zeitung (mehr...). Die Entscheidung im Hauptverfahren wird im Herbst 2009 erwartet. 

Der Chemiekonzern BASF wiederum kämpft seit Jahren für eine Zulassung seiner gentechnisch veränderten Stärkekartoffel Amflora, die in der Industrie zum Einsatz kommen soll. Erst jüngst hat die Europäischen Zulassungsbehörde EFSA erneut keine Sicherheitsbedenken feststellen können. Der Ball liegt nun wieder bei der EU-Kommission. Angesichts der Neuwahlen der EU-Kommission im Herbst erscheint eine baldige Zulassung dennoch unwahrscheinlich (mehr...).