So kommen Pflanzen besser mit Hitze und Trockenheit klar

Aber nicht nur Mensch und Tier ächzen unter den Temperaturen, auch Pflanzen stehen mächtig unter Stress. Für Landwirte bedeutet das Ernteausfälle, für Verbraucher steigende Preise. Da sie nicht vor Hitze und Trockenheit davonlaufen können, haben Pflanzen Strategien entwickelt, um sich gegen Wassermangel und pralle Sonneneinstrahlung zu wehren. Nur bringen die in ungewöhnlich heißen und trockenen Sommern nicht viel.

Blühen etwa Obstbäume früher im Jahr, weil es bereits warm ist, kann ein Spätfrost die gesamte Ernte zerstören. Zudem können sogenannte Stressblüten entstehen, so Friedrich Kragler. "Das heißt, wenige oder sterile Blüten werden ausgeformt." Aus sterilen Blüten entstehen keine Früchte. Dadurch fällt die Ernte spärlicher aus: Der Landwirt erntet weniger Pflanzen von schlechterer Qualität.
Pflanzenphysiologe Kragler erforscht, wie Pflanzen wachsen und wie sie sich gezielt verändern lassen. So reagieren Pflanzen besonders während der frühen Entwicklungsstadien von Blüte und Samen empfindlich auf Hitze- und Trockenstress.

Bei Blüten führen Hitze und Trockenheit zu Schäden an den Pollen, die dann im schlimmsten Fall keine Blüten mehr befruchten können. "Wirkt der Stress auf frühe Samenstadien, kommt es vor allem zu qualitativen Schäden", sagt Dirk Hincha. Das bedeutet, dass nach erfolgreicher Befruchtung zwar Getreidekörner entstehen, diese aber kleiner sind.
Konkret heißt das: Maiskolben bleiben leer, Gerstenähren tragen kleinere Körner, Kartoffelpflanzen können nur weniger oder kleinere Knollen versorgen.

Unsere Nutzpflanzen wie Weizen, Gerste, Mais oder Kartoffeln aber werden in Deutschland einjährig angebaut. Das bedeutet, dass der Landwirt jedes Jahr frisches Saatgut ausbringt und die Pflanzen nach der Fruchternte zum Beispiel unterpflügt. Eine natürliche Selektion findet nicht statt.

Es gibt viele unterschiedliche Sorten von Getreide und Kartoffeln, aus denen der Landwirt auswählen kann. Dabei berücksichtigt er Kriterien wie etwa Bodenbeschaffenheit, Anfälligkeit für bestimmte Pflanzenschädlinge oder aber auch den zukünftigen Verwendungszweck. Das bedeutet: "Den" Weizen oder "die" Kartoffel gibt es nicht. Allein über 200 unterschiedliche Kartoffelsorten sind in Deutschland für den Ackerbau zugelassen, und Pflanzenzüchter bringen jedes Jahr neue Sorten auf den Markt: ertragreicher, resistenter, besser. Aber eine Sorte, die alles kann, gibt es nicht. Stresstolerante Sorten sind meist weniger ertragreich, Hochleistungssorten hingegen anfällig für Trockenstress oder Schädlinge.

Wissenschaft sucht nach Wirkstoffen

Eine Möglichkeit ist es, Pflanzen zum Beispiel mit Pestiziden zu behandeln. Dies bietet den Pflanzen einen Wachstumsvorteil, weil Schädlinge und Unkräuter in Schach gehalten werden. Für die Umwelt sind solche Ansätze allerdings schädlich.
Pflanzenforscher sind deshalb auf der Suche nach "Medikamenten" für Pflanzen, die ihnen in Dürreperioden gezielt helfen. Eine Forschergruppe von der University of California etwa hat einen Wirkstoff entwickelt, der dem Pflanzenhormon Abscisinsäure nachempfunden ist: Opabactin. Dies sorgt dafür, dass sich bei Wassermangel die Spaltöffnungen schließen.

Das synthetisch hergestellte Opabactin bindet deutlich besser an Abscisinsäure-Rezeptoren und verlängert zudem den Wasserspareffekt. Allerdings: Es handelt sich um Grundlagenforschung. Viele Jahre sind nötig, um offene Fragen zu beantworten, ähnlich wie bei Medikamenten für Menschen: Wie stabil sind mögliche Wirkstoffe auf dem Feld? Gibt es Nebenwirkungen oder Langzeitfolgen? Wie teuer wird so ein Wirkstoff sein und wie oft muss er angewendet werden?

Klassische Pflanzenzüchtung dauert lange

Auch wenn sich die klassische Züchtung inzwischen moderner molekularbiologischer Methoden bedient, kann der Züchter nicht vorhersagen, ob überhaupt und welcher der Nachkommen die gewünschten Merkmale in sich vereint. Zudem ist nicht auf den ersten Blick erkennbar, ob sich durch spontane Mutationen nicht noch andere Eigenschaften geändert haben.

"Die klassische Züchtung braucht sehr lange Zeiträume, um geeignete stresstolerante Sorten bereitzustellen, für Weizen beispielsweise über zehn Jahre", sagt Friedrich Kragler. So vergeht bis zur Zulassung einer neuen Sorte unter Umständen viel Zeit. Zeit, welche die Landwirtschaft angesichts bereits stattfindender klimatischer Veränderungen möglicherweise nicht hat. So fordert Claus Schwechheimer: "Es wäre wichtig, dass Züchter und auch Grundlagenforscher schnell reagieren können. Aber rechtliche Einschränkungen bremsen Züchter aus, wenn es darum geht, Wissen aus der Grundlagenwissenschaft gezielt auf ihre Elitesorten anzuwenden."

Etliche Langzeitstudien zur Biosicherheit von GVO zeigen allerdings, dass diese nicht gefährlicher für die Umwelt oder menschliche Gesundheit sind als konventionell gezüchtete Pflanzen. Die Akzeptanz gentechnisch veränderter Pflanzen ist in Deutschland und Europa aber weiterhin gering; zu verhärtet sind die Fronten zwischen Gegnern und Befürwortern der Gentechnik. Deshalb ist zurzeit nicht vorhersehbar, in welche Richtung sich die moderne kommerzielle Pflanzenzucht in Deutschland bewegen wird.

Die rechtliche Situation hingegen ist eindeutig: Ein kommerzieller Anbau gentechnisch erzeugter sowie genomeditierter Nutzpflanzen ist nicht erwünscht. Das gilt auch für Sorten, die Trockenheit und Hitze besser aushalten könnten.