Klimawandel : Der salzige Planet

Immer mehr Äcker werden unfruchtbar. Vor allem in warmen Gebieten versalzen die Böden zunehmend. Jetzt sollen neue Pflanzen die Gebiete zurückerobern.

Ralf Nestler

Weltweit haben die Bauern zunehmend mit versalzenen Böden zu kämpfen, vor allem in warmen Gebieten. Die Hitze lässt Feuchtigkeit aus dem Boden verdunsten, zurück bleiben zahlreiche Mineralien. So werden aus fruchtbaren Landstrichen Salzsteppen. Die Landwirtschaft verstärkt den Effekt noch: Je mehr bewässert wird, desto mehr Feuchtigkeit wird von der Sonne aus dem Acker gesogen - und umso mehr Salz bleibt zurück.

Vier Millionen Quadratkilometer wertvolles Ackerland sind auf diese Weise bereits verloren gegangen, berichtet Jelte Rozema von der Universität Amsterdam im Fachblatt "Science". Die Fläche entspricht etwa der Hälfte Europas. Schon in wenigen Jahren könnten noch weitere Areale betroffen sein. Einerseits wird der steigende Meeresspiegel infolge der Erderwärmung weitere küstennahe Flächen versalzen. Andererseits nimmt vor allem in trockenen Gebieten die Zahl der Menschen zu, etwa in Indien, Marokko und Ägypten. Um sie zu ernähren, wird noch mehr Wasser auf die dürren Äcker geleitet. Bis die Salzkruste den Anbau von Kulturpflanzen unmöglich macht.

Um das Problem zu lösen, wollen Forscher Pflanzen so verändern, dass sie salztoleranter werden. Sie suchen deshalb nach jenen Genen, die die Anpassung steuern. Die Erbanlagen lösen beispielsweise die Produktion von Enzymen aus, die freie Sauerstoffradikale abbauen. Denn diese Substanzen werden von Pflanzen in Stresssituationen vermehrt gebildet. "Das Problem besteht darin, dass an der Stressbewältigung eine Vielzahl von Genen beteiligt ist", sagt Ellen Zuther vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam-Golm. Sie hat lange Zeit daran geforscht, wie Reis mit einem erhöhten Salzgehalt zurechtkommt.

Reis ist nocht nicht salztoleranter geworden

"Wenn man nur einzelne Erbinformationen verändert, ist der Effekt auf die Stresstoleranz sehr gering", sagt sie. Besser sei es, "Regulatorgene" zu suchen. Diese werden bei Trockenheit, Hitze - oder hoher Salzkonzentration - aktiviert und schalten ihrerseits eine ganze Kaskade von Genen an, die dann die Anpassung leisten. "In der Theorie hört sich das simpel an, doch die Realität sieht anders aus", sagt Zuther. Manipulationen an den Regulatorgenen könnten weitere Prozesse starten, von denen die Biologen möglicherweise noch nichts wissen. Eine bessere Resistenz müsste dann vielleicht mit sinkenden Erträgen erkauft werden oder die Pflanzen werden kleinwüchsig.

Trotz vielversprechender Forschungsergebnisse sei es bis heute nicht gelungen, mit gentechnischen Verfahren Reis spürbar salztoleranter zu machen, schreibt Rozema in "Science".

Deshalb werde noch ein weiterer Ansatz verfolgt, sagt Zuther: Die Suche nach Biomarkern. Das können ganze Erbgutabschnitte oder auch Stoffwechselprodukte sein, die nur in besonders stresstoleranten Sorten vorkommen. Um solche Biomarker überhaupt zu identifizieren, sind zwar aufwendige Untersuchungen nötig, doch sie sparen im nächsten Schritt der Saatgutentwicklung viel Arbeit. Die Züchter analysieren die Pflanzen in der ersten Generation nach einer Kreuzung und können sofort sehen, ob sich die Biomarker behauptet haben. "Sie können also frühzeitig erkennen, ob sie auf dem richtigen Weg sind", erläutert Zuther. Doch auch mit diesem Verfahren wird es noch einige Jahre dauern, bis Reis auf salzigen Äckern angebaut werden kann.

Ausweichen auf resistentere Pflanzen wäre eine Möglichkeit

Eine andere Möglichkeit, diese Flächen zu nutzen, besteht darin, Pflanzen anzubauen, die ohnehin mit dem erhöhten Mineralangebot besser zurechtkommen. Gerste etwa ist salztoleranter als Weizen. Auch bei diesen Pflanzen wollen Forscher Stressresistenz und Erträge weiter steigern. Am Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben werden zurzeit die Bestände der Genbank nach besonders salzverträglichen Gerstensorten durchforstet. Dazu werden Samen von rund 300 verschiedenen Sorten zum Keimen gebracht und in den einzelnen Wachstumsphasen mit Salzwasser konfrontiert. So wollen die Forscher die "Salzgene" aufspüren, um sie dann in ertragreiche Pflanzen einzukreuzen.

Wie beim Reis sind sie auch hier von einem Erfolg noch weit entfernt. "Manche Pflanzen sind während der Keimung sehr salztolerant, verlieren die Eigenschaft aber im Laufe der Zeit; andere wiederum entwickeln erst spät eine Stresstoleranz", sagt Andreas Börner vom IPK. Auch bei der Gerste sind offenbar Dutzende von Genen an der Salzregulierung beteiligt. Börner hat sich auf eine lange Suche eingestellt. "Selbst wenn wir die Gene separiert haben, wird es bestimmt noch sieben Jahre dauern, bis sie erfolgreich in Ertragspflanzen übertragen werden."

Die salzigen Flächen könnten aber auch zum Anbau von Energiepflanzen genutzt werden. Immerhin treten sie dort seltener in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion als auf fruchtbaren Böden. So kann etwa Salicornia bigelovii, eine Unterart der dickfleischigen Salzpflanze namens "Queller", auf einem Hektar bis zu 18 Tonnen Biomasse produzieren und bis zu zwei Tonnen ölhaltigen Samen, schreibt Rozema. Im Vergleich dazu hätten Sonnenblumen im Jahr 2007 im weltweiten Durchschnitt nur 1,7 Tonnen Samen pro Hektar geliefert.

Er weist jedoch darauf hin, dass die Salzabwehr die Pflanzen Energie kostet und folglich das Wachstum umso geringer sei, je extremer die Umweltbedingungen sind. Doch auch hier könnten Züchtungen helfen, hofft der Forscher.

Mehr lesen? Jetzt gratis E-Paper testen!

0 Kommentare

Neuester Kommentar
      Kommentar schreiben