Danforth Center und Lancaster University starten Projekt „HeatSmart Cassava“
Da steigende Temperaturen eine Kulturpflanze, die zur Ernährung von 800 Mio Menschen beiträgt, zunehmend unter Druck setzen, starten die Lancaster University und das Donald Danforth Plant Science Center ein Projekt, um sicherzustellen, dass Maniok auch in einer heißeren Welt Erträge liefert.
Eine Förderung in Höhe von 4.937.793 US-Dollar durch die Gates Foundation unterstützt das Projekt „HeatSmart Cassava: Enhancing Photosynthetic Efficiency for a Warmer Future“, ein vierjähriges Projekt zur Entwicklung und Erprobung einer hitzebeständigeren Form eines Proteins, das für die Photosynthese unerlässlich ist, teilt die Universität Lancaster mit.
Maniok ist ein Eckpfeiler der Ernährungssicherheit in Subsahara-Afrika. Kleinbauern sind auf diese Kulturpflanze angewiesen, da sie auf marginalen Böden und während zeitweiliger Dürreperioden, in denen andere Kulturen möglicherweise ausfallen, verlässliche Erträge liefert. Doch Temperaturen oberhalb des für Maniok optimalen Bereichs können die Photosynthese stark beeinträchtigen und so die Erträge mindern; zudem geht Hitze oft mit Dürre einher – was die Bedrohung für Produktivität und Lebensgrundlagen noch verschärft.
Elizabete Carmo-Silva, Professorin für Pflanzenphysiologie am Lancaster Environment Centre, sagte: „Seit einem Jahrzehnt erforschen wir die photosynthetische Hitzetoleranz bei Nutzpflanzen, um die Erträge zu sichern, wenn Pflanzen Hitzewellen ausgesetzt sind.“ Dr. Getu Duguma, leitender Forscher am Danforth Centre: „Diese Förderung gibt uns die Möglichkeit, einen der hitzeempfindlichsten Prozesse der Pflanze zu stärken und zu testen, ob diese Veränderung dazu beitragen kann, dass Maniok auch bei steigenden Temperaturen weiterhin Sonnenlicht in Nahrung umwandelt.“
Im Mittelpunkt der Arbeit stehe die Rubisco-Aktivase, ein Protein, das dafür sorgt, dass Rubisco – das Enzym, mit dem Pflanzen Kohlendioxid binden – effizient arbeitet. Rubisco-Aktivase verliere bei hohen Temperaturen zunehmend ihre Funktion, was gerade dann zu einem Engpass in der Photosynthese führt, wenn die Pflanze unter größtem Stress stehe.
Frühere Forschungen im Bereich des maschinellen Lernens und des Protein-Engineering identifizierten Varianten der Rubisco-Aktivase aus Maniok, die in Labortests stabil blieben. „HeatSmart Cassava“ wird nun den entscheidenden nächsten Schritt gehen: vielversprechende Veränderungen in Maniokpflanzen einzuführen und deren Leistung unter Hitze sowie unter kombinierten Hitze- und Trockenheitsbedingungen zu testen.
Die Forscher werden untersuchen, ob die gentechnisch veränderten Pflanzen ihre Photosyntheseeffizienz, Rubisco-Aktivierung und ihren Ertrag bei höheren Temperaturen aufrechterhalten können, ohne dabei an Leistungsfähigkeit unter normalen Bedingungen einzubüßen. Die Proof-of-Concept-Studie wird zudem Aufschluss darüber geben, ob die Stärkung der Rubisco-Aktivase allein ausreiche oder mit anderen Merkmalen kombiniert werden muss. Beide Ergebnisse werden einen klareren Weg hin zu zukünftigen hitzebeständigen Manioksorten für die wichtigsten Maniokanbaugebiete in Subsahara-Afrika aufzeigen.
