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pte20220523002 Forschung/Entwicklung, Umwelt/Energie

Alge lässt Weizen und Reis schneller wachsen

Wissenschaftler nutzen biotechnischen Trick von Chlamydomonas reinhardtii zur CO2-Nutzung


Anbau von Reis auf bewässerten Terrassen (Foto: Vu Quang Namm, pixabay.com)
Anbau von Reis auf bewässerten Terrassen (Foto: Vu Quang Namm, pixabay.com)

Princeton/Evanston/Chicago (pte002/23.05.2022/06:05) -

Die Alge Chlamydomonas reinhardtii wandelt CO2 aus der Luft sehr schnell in ein anderes Molekül um, das sie für ihr außerordentlich schnelles Wachstum braucht. Mit eben dieser Biotechnik wollen Forscher der Princeton University http://princeton.edu und der Northwestern University http://northwestern.edu die für die Nahrungsmittelproduktion wichtitgen Nutzpflanzen künftig ausstatten. Profitieren könnte der Anbau von Weizen und Reis.

Erträge könnten sich verdoppeln

Es geht um den Einbau einer Organelle, die als Pyrenoid bezeichnet wird, in Pflanzen wie Weizen oder Reis. Wüchsen sie schneller, ließen sich auf der gleichen Fläche vielleicht doppelt oder noch höhere Erträge erzielen, was die derzeit vor allem wegen des Angriffskriegs Russlands auf die Ukraine angespannte Lage auf dem Nahrungsmittelmarkt mittel- bis langfristig entspannen könnte.

Chlamydomonas reinhardtii erreicht eine Kohlenstofffixierung aufgrund der Wirkung des Enzyms Rubisco, das die Umwandlung von CO2 katalysiert, sodass es sich in organischen Kohlenstoff verwandelt, den Pflanzen zum Wachstum benötigen. Auch die heute angebauten Nutzpflanzen kennen diesen Trick, doch in ihnen arbeitet das Enzym nur mit einem Drittel seiner theoretisch möglichen Kraft. Das wollen die Forscher ändern.

Computermodell vereinfacht es

"Während die Struktur des Pyrenoids und viele seiner Komponenten bekannt sind, bleiben wichtige biophysikalische Fragen zum Mechanismus dieses Prozesses wegen des Mangels an quantitativer und systematischer Analyse unbeantwortet", so Ned Wingreen von der Princeton University. Um diese Wissenslücke zu schließen, haben die Princeton-Doktorandin Chenyi Fei und die Studentin Alexandra Wilso mithilfe von Niall Mangan von der Northwestern University ein Computermodell des Pyrenoids entwickelt.

Dieses Modell identifiziert auch nicht notwendige Komponenten, die einfach wegzulassen sind, weil sie die Funktionalität des Basismoleküls nicht beeinträchtigt. Dieses verhält sich ähnlich wie die eigentliche Organelle. Es wird also reichen, dieses Molekül in die Nutzpflanzen einzuschleusen, was die Sache entscheidend vereinfachen dürfte.

(Ende)
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