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Agrarforschung: Kampf gegen den Hunger

Der Hunger grassiert, die Ressourcen an Grundnahrungsmitteln reichen nicht aus, um den steigenden Bedarf zu decken. Agrarwissenschaftler arbeiten fieberhaft an Lösungen. Im Labor entwickeln sie Hochleistungsreis, der Überschwemmungen übersteht und Mais, der extreme Dürre aushält.

Von Nicole Heißmann

Während die Weltbevölkerung wächst, wird es immer schwieriger, genug Nahrungsmittel für die steigende Nachfrage zu produzieren. Schon jetzt ist weltweit ein Großteil der fruchtbaren Böden unter dem Pflug. In Entwicklungs- und Schwellenländern konkurrieren die Bauern mit immer größer werdenden Städten und der Industrie um kostbares Wasser. Auch die Folgen des Klimawandels treffen besonders hart die Bauern der armen Länder: Dürren, Überschwemmungen und sich ausbreitende Schädlinge werden gerade in warmen Regionen, also in weiten Teilen der Tropen und Subtropen, künftig die Ernten drücken, prophezeit der Weltklimabericht aus dem Jahr 2007.

Große Sorge bereitet Experten etwa der Reis, wichtigste Nahrungspflanze Asiens. Laut Welternährungsorganisation FAO wächst die Zahl der hungrigen Esser schon seit Jahren schneller als die Welterzeugung. Die dümpelt bei etwa 650 Millionen Tonnen pro Jahr. Seit Mitte der 90er Jahre werden in Asien konstant etwa vier Tonnen Reis pro Hektar geerntet - zu wenig, um eine rasant wachsende Nachfrage zu befriedigen. Daher arbeiten Agrarwissenschaftler in aller Welt fieberhaft an einer zweiten "Grünen Revolution". Noch einmal will man an die Erfolge der 60er, 70er und 80er Jahre anknüpfen, als neu gezüchtete Hochleistungssorten und die Technisierung der Anbaumethoden zu neuen Rekordernten bei Reis oder Weizen führten.

Keine einheitlichen Supersaaten

Nicht wiederholen sollen sich dagegen die Fehler der ersten Modernisierungswelle: Manche der neuen Getreide erwiesen sich im Nachhinein als anfällig gegenüber Schädlingen oder als ungeeignet für schlechte Böden und trockene Steppen. Und gerade Kleinbauern konnten sich oft die Mineraldünger und Pestizide nicht leisten, die nötig waren, um aus dem neuen Saatgut optimale Ernten herauszuholen. Statt die Welt also wieder mit einheitlichen Supersaaten zu beglücken, setzt die Wissenschaft heute auf andere Strategien: An den großen Agrarforschungsinstituten der Welt, etwa am Internationalen Reisforschungsinstitut Irri auf den Philippinen, werden zunehmend widerstandsfähige, regional angepasste Sorten entwickelt. So soll der Reis von morgen wahlweise Trockenheit, Überschwemmungen, versalzten Böden oder der gefräßigen braunen Reiszikade trotzen. Einen großen Erfolg können die Irri-Forscher und ihre Projekt-Partner bereits für sich verbuchen: ein überflutungsfester Hochleistungsreis, der zwei Wochen komplett untergetaucht überleben kann. Ein absolutes Novum unter Asiens modernen Reissorten.

Um eine solche Eigenschaft in eine Pflanze einzukreuzen, kombinieren Wissenschaftler zunehmend Versuchsfeld und Labor: Beim "Smart Breeding", dem "schlauen Züchten" suchen die Pflanzenverbesserer im Getreide-Erbgut nach Genen für Merkmale wie Überflutungs-, Trocken- oder Insektenresistenz. Dann durchforsten Sie mithilfe chemischer Markierungen die Erbsubstanz von möglichst vielen Getreidevarianten danach. Werden sie fündig, kreuzen sie die Pflanzen mit diesen Genen gezielt mit Hochleistungstypen. Ihr Ziel: zähe Sorten, die auch an schwierigen Standorten gute Ernten bringen. So lassen sich viele mühsame, oft auf dem Zufall basierende Kreuzungsversuche einsparen. Die Entwicklung eines neuen Saatgutes verkürzt sich um Jahre.

Die Schatzkiste der Forscher für dieses "Smart Breeding" steht in den großen Genbanken der Welt. Allein das Irri auf den Philippinen beherbergt in seinen Klimakammern mehr als 105.000 Typen von Reis, das Internationale Mais- und Weizeninstitut CIMMYT in Mexiko-Stadt hütet sogar 200.000 Getreidemuster. Unzählige alte, fast vergessene Sorten schlummern dort in der Kälte, um eines Tages wieder ausgesät zu werden. Samen von Pflanzen mit kümmerlichem Wuchs, winzigen Samen und miesem Geschmack. Außerdem wilde Gräser, die nah mit Reis, Mais oder Weizen verwandt sind.

Gene erst finden, dann kreuzen

Ein genetischer Schatz, denn viele der kaum bekannten Varianten bergen Gene für die gesuchten Resistenzen und könnten sich als nützlich im Kampf gegen den Hunger der Welt erweisen. Beim Tauch-Reis fahndeten die Forscher unter vielen Reisvarianten gezielt nach Sorten mit dem Gen Sub1A, das Pflanzen unempfindlich gegen Überschwemmungen macht. Sorten mit dieser Erbanlage kreuzten sie mit indischem Swarna-Reis - einem Ertragsbringer.

Aber selbst wenn noch gar kein interessantes Gen bekannt ist, birgt die gelagerte Saatenvielfalt ungeheures Potenzial. Die renommierte Reis-Genom-Forscherin Susan McCouch von der Cornell University im Staat New York kreuzte Hochertragsreis mit unscheinbaren Verwandten - und zwar nach dem Zufallsprinzip. Bei nachfolgenden Genanalysen ihrer Kreuzungen fand sie zahlreiche Erbgutschnipsel, die in den Kümmer-Sorten unsichtbar blieben, in den Tochterpflanzen aber plötzlich durchschlugen: "Die verborgenen Genabschnitte steuern anscheinend die Gene der Hochleistungssorten um, sodass sich selbst ein bereits hoher Ertrag noch einmal dramatisch steigern lässt", erklärt McCouch.

Auch bei Weizen und Mais experimentieren Züchtungsexperten weltweit mit alten Sorten für neue Anforderungen: In Afrika kümmert das Getreide vielerorts auf trockenen, ausgelaugten Böden oder wird von Unkräutern stranguliert. Am Internationalen Weizen- und Maisforschungsinstitut CIMMYT in Mexiko durchsucht man daher die Genbank nach anspruchslosen Sorten und blickt dabei auch weit in die Vergangenheit, erklärt Rodomiro Ortiz, Getreideexperte am CIMMYT: "Interessant sind Trockengebiete, in denen sich vor langer Zeit alte Weizensorten entwickelt haben. Solche Gebiete stellt man mittels digitaler Karten zusammen und sucht dann gezielt die Sorten von dort aus der Genbank, um sie in moderne Sorten einzukreuzen."

Vermehrung ist wichtig

Auch Mais soll gegen die Unbilden afrikanischer Äcker abgehärtet werden. So wurden kürzlich am Agrarforschungsinstitut von Äthiopien fünf neue trockenharte Maissorten für den staubigen Saum der Sahara entwickelt. Gewächse, die selbst bei Wassermangel noch ein Drittel mehr Ertrag bringen als herkömmliche Sorten. Vor allem aber konnten die Forscher private Maiszüchter in Afrika dafür gewinnen, das neue Saatgut zu vermehren, sodass die Bauern es auch kaufen können. Denn allzu oft schafft es ein neues, vielversprechendes Getreide gar nicht auf die Felder, weil keine Firma das Saatgut in ausreichenden Mengen vermehrt.

Auch gegen Unkräuter sollen Getreide künftig gefeit sein. Die Felder Afrikas südlich der Sahara sind Striga-verseucht. Das hübsche, rosa blühende Braunwurzgewächs saugt die Wurzeln von Mais und anderen Feldfrüchten aus und kann so 90 Prozent der Ernte zunichte machen. Seit Kurzem testen Forscher in Kenia und Tansania Kreuzungen aus Kultur- und Wildmais, deren robuste Wurzeln dem Unkraut das Eindringen erschweren sollen.

Als großer Erfolg für die Ernährung Afrikas und Südamerikas mit Mais gelten neu gezüchtete Maistypen mit verbessertem Proteingehalt. Denn Mais hat als Grundnahrungsmittel leider einen entscheidenden Nachteil: Die traditionell angebauten Sorten enthalten zu wenig von den Aminosäuren Lysin und Tryptophan, sodass Maisesser in Afrika und Südamerika häufig an Proteinmangel leiden. Die Körner eines neu gezüchteten "Quality Protein Maize", kurz QPM, liefern nun doppelt so viel Lysin und Tryptophan wie die von herkömmlichem Mais. Schon heute wird QPM auf einer Million Hektar in 20 Ländern in Afrika und Südamerika angebaut.