Eine Art Gentherapie für Pflanzen könnte in Zukunft das Düngen von Feldern ersetzen: Japanischen Wissenschaftlern ist es gelungen, das Erbgut der Ackerschmalwand so zu verändern, dass die Pflanzen mehr Stickstoffverbindungen aus dem Boden aufnehmen und so auch unter Bedingungen mit sehr wenig Stickstoff überleben. Damit würde eine zusätzliche Düngung des Bodens überflüssig. Ihre Arbeit beschreiben die Forscher um Shuichi Yanagisawa von der Okayama-Universität in Kurashiki in der Fachzeitschrift PNAS (Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1073/pnas.0402267101).
Pflanzen brauchen Stickstoffverbindungen, um unter anderem Bausteine für Proteine und Nukleinsäuren herzustellen. Dazu kombinieren sie den Stickstoff, den sie in Form von Ammoniumverbindungen und Nitraten aus dem Boden aufnehmen, mit Kohlenstoffgerüsten, die sie selbst erzeugen. Da sie nur wachsen können, wenn genügend Stickstoff zur Verfügung steht, wird der Boden häufig mit Hilfe von Kunst- oder Naturdüngern mit Stickstoffverbindungen angereichert. Dadurch kommt es jedoch zu einem Überangebot, das besonders das Grundwasser belasten kann.
Eine Alternative zur Verwendung der Dünger wäre, die Pflanzen dazu zu bringen, mehr Stickstoff aus dem ungedüngten Boden aufzunehmen. Da bisher jedoch alle Versuche scheiterten, den Stickstoff-Stoffwechsel der Pflanzen direkt zu beeinflussen, entschieden sich die japanischen Forscher für einen Umweg: Sie fügten dem Erbgut der als Modell beliebten Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) ein Gen aus Mais hinzu, das die Produktion der für das Wachstum ebenfalls benötigten Kohlenstoffgerüste erhöhte. Diese Strategie wirkte: Um den nun erhöhten Stickstoffbedarf zu decken, nahmen die Pflanzen tatsächlich mehr Stickstoff aus der Umgebung auf.
Die veränderten Pflanzen wuchsen nicht nur bei ausreichendem Angebot an Stickstoff schneller, sondern konnten auch problemlos gedeihen, wenn ihnen nur sehr wenig Stickstoff zur Verfügung stand. Die Wissenschaftler wollen nun die einzelnen Wirkungen des eingefügten Gens genauer untersuchen, um unerwünschte Nebeneffekte ausschließen zu können.
ddp/bdw ? Ilka Lehnen-Beyel
