Die „Schnellzüchtung“ von Pflanzen könnte zu klimaresistenten Pflanzen führen.

Pflanzen, die in der Lage sind, Krankheiten, Dürren und den Klimawandel zu überleben, werden durch „Speedbreeding“ ermöglicht, wie Wissenschaftler behaupteten.

Die Technik, die zuerst von der Nasa entwickelt wurde, unterzieht die Pflanzen 22 Stunden am Tag mit LED-Licht, um ein schnelles Wachstum der Pflanzen zu fördern.

Es beschleunigt ihren Brutzyklus und ermöglicht weitaus höhere Erträge der Pflanze.

Die Methode ermöglicht den Anbau von sechs Generationen Weizen in einem Kalenderjahr, verglichen mit nur zwei Zyklen bei traditionellen Methoden.

Forscher behaupten, dass die Technik neben dem Klonen erhebliche Verbesserungen an Pflanzen ermöglichen würde, ohne auf genetische Veränderungen zurückzugreifen.

Dr. Brande Wulff, Weizenforscherin am John Innes Centre in Norwich, prognostiziert, dass die europäische Pflanzenforschung und -züchtung vor dem Hintergrund dieser Entwicklungen stärker von der Schnellzüchtung abhängig sein wird.

Die Schnellzüchtung ermöglicht es Forschern, die genetische Variation, die in wilden Verwandten von Nutzpflanzen zu finden ist, fanatisch zu mobilisieren und in Elitesorten einzuführen, die von Landwirten angebaut werden können“, sagte er.

Die EU-Entscheidung, die die Genaufbereitung stark regelt, bedeutet, dass wir mehr auf eine schnelle Züchtung angewiesen sind, um robustere und widerstandsfähigere Pflanzen anzubauen“.

Ein Team britischer Forscher verbesserte die Methode der Nasa und machte das System in Einkaufszentren genauso effektiv wie in riesigen Glashäusern.

Die Fähigkeit, auf dieser Skala zu arbeiten, gibt Wissenschaftlern mehr Möglichkeiten als je zuvor, krankheitsresistente, klimaresistente und nahrhafte Pflanzen zu züchten.

Projektleiterin Dr. Brande Wulff, Weizenforscherin am John Innes Centre, Norwich, sagte: „In diesem Institut gibt es etwa 500 Wissenschaftler, die sich in einem virtuellen Wettlauf mit der Zeit befinden, um bessere Pflanzen für die Herausforderungen von morgen zu produzieren.

Eine der großen Einschränkungen, mit denen wir konfrontiert sind, ist der Anbau der Pflanzen von Samen zu Samen. Wenn wir das schneller machen können, können wir schneller Ergebnisse erzielen – und die Pflanzen schneller produzieren.

Die Landwirte müssen bis 2050 bis zu 80 Prozent mehr Lebensmittel produzieren, um neun Milliarden Menschen zu ernähren.

Die in der Zeitschrift Nature Protocols veröffentlichte Studie nutzt verbesserte LED-Beleuchtung, um die Photosynthese zu optimieren und das Wachstum zu steigern.

Veränderungen in der Bodenbeschaffenheit, der Beleuchtung, der Temperatur, dem Pflanzenabstand und der vorzeitigen Ernte haben die Erzeugungszeit von Saatgut zu Saatgut bei Weizen auf nur acht Wochen reduziert.

Durch die Verkürzung der Zyklen können Wissenschaftler und Pflanzenzüchter genetische Verbesserungen wie Ertragssteigerung, Krankheitsresistenz und Klimaresistenz beschleunigen.

Dies gilt für viele Grundnahrungsmittel wie Weizen, Gerste, Ölraps und Erbse, sagen die Forscher.

Die Möglichkeit, dies in einer kompakten Tischkammer zu tun, ermöglicht eine bezahlbare, hochmoderne Forschung, bevor die Experimente auf größere Gewächshäuser übertragen werden.

Die jüngsten Fortschritte ergeben sich aus der Entscheidung des Gerichtshofs der Europäischen Union, dass Pflanzen, die mit modernen DNA-Bearbeitungstechniken verbessert wurden, als genetisch veränderte Organismen einzustufen sind.

Die Entscheidung wurde von Pflanzenwissenschaftlern, Züchtern und führenden Vertretern der Agrarindustrie in Großbritannien mit Bestürzung aufgenommen, da sie die Bemühungen um die Bewältigung der Herausforderung einer wachsenden Weltbevölkerung behindert.

Dr. Wulff sagte, dass die Pflanzenforschung und -züchtung nach diesem Urteil stärker von der Schnellzüchtung abhängig sein wird.

Er sagte: „Die Schnellzüchtung ermöglicht es den Forschern, die genetische Variation, die bei wilden Verwandten von Nutzpflanzen zu finden ist, schnell zu mobilisieren und in Elitesorten einzuführen, die von den Landwirten angebaut werden können.

Die EU-Entscheidung, die die Genaufbereitung stark regelt, bedeutet, dass wir mehr auf eine schnelle Züchtung angewiesen sind, um robustere und widerstandsfähigere Pflanzen anzubauen“.

Sein Team hat Techniken wie die schnelle Genentdeckung und das Klonen entwickelt, die – neben der Schnellzüchtung – eine Verbesserung der Nutzpflanzen über einen nicht gentechnisch veränderten Weg ermöglichen würden.

Mitarbeiter in Australien – die derzeit eine der schlimmsten Dürren seit langem erleben – nutzen die Technologie, um genetische Verbesserungen schnell umzusetzen und die Pflanzen widerstandsfähiger gegen fehlende Niederschläge zu machen.

Dr. Wulff prognostiziert, dass die Schnellzüchtungstechnologie in Forschungseinrichtungen zur Normalität werden wird.

Er sagte: „Wir wissen, dass immer mehr Institute auf der ganzen Welt diese Technologie einsetzen werden, und durch die gemeinsame Nutzung dieser Protokolle bieten wir einen Weg zur Beschleunigung der Pflanzenforschung.

Die skizzierten Verfeinerungen zielen darauf ab, die Technologie als Forschungsinstrument zu optimieren. Veränderungen in der Bodenbeschaffenheit, der Beleuchtung, der Temperatur, dem Pflanzenabstand und der vorzeitigen Ernte haben die Erzeugungszeit von Saatgut zu Saatgut bei Weizen auf nur acht Wochen reduziert.

Erstautorin Sreya Ghosh, Doktorandin im Labor von Dr. Wulff, fügte hinzu: „Es war uns wichtig, dass wir etwas entwickelt haben, das schnell gekauft und mit minimalem Aufwand eingerichtet werden konnte.

Dieser verkleinerte Schrank bedeutet, dass die Technologie zugänglich und demokratisch ist. Forscher auf der ganzen Welt können es auf ihrem Schreibtisch aufstellen, um die Vorteile der Schnellzucht für ihr Forschungsprogramm zu nutzen.

Die Generationszeit stellt bei den meisten Pflanzenarten einen Engpass in den angewandten Forschungsprogrammen und der Züchtung dar.

Die Bewältigung dieses Problems ermöglicht es den Wissenschaftlern, schneller auf neue Krankheiten, den Klimawandel und die gestiegene Nachfrage nach bestimmten Merkmalen zu reagieren.

Neue Sorten sind kritisch, aber es kann zwischen 10 und 20 Jahre dauern, bis resistente oder produktive Eigenschaften in Pflanzen gezüchtet werden.

Die Wissenschaftler kämpfen also gegen die Zeit, um Grundnahrungsmittel zu züchten, die sowohl den Klimawandel überstehen als auch größere Ernten erzielen können.

Die seit Jahrhunderten angewandte Methode, eine Ernte pro Jahr unter wechselnden Witterungsbedingungen anzubauen und dann das Saatgut aus den besten Pflanzen auszuwählen, ist unter schnell wechselnden klimatischen Bedingungen nicht mehr praktikabel.

Wissenschaftler sind besorgt, dass es seit einigen Jahren nur wenige Verbesserungen bei den Getreideerträgen gibt.

Es ist zu hoffen, dass die Technik innerhalb von 10 Jahren neue Sorten von Nutzpflanzen hervorbringt, die in kommerziellem Maßstab angebaut werden können.

Wenn dies erreicht werden könnte, würde dies die Produktivität ebenso steigern wie die grüne Revolution der 1960er Jahre, als neue Pflanzensorten, moderne landwirtschaftliche Praktiken und der Einsatz von Düngemitteln Millionen von Menschen vor dem Hungertod retteten.

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