Beschleunigte Erholung des Lichtschutzes bei Sojapflanzen steigert den Ernteertrag

22.08.2022 - USA

Forscher berichten, dass sich der Ertrag von Sojabohnensamen in Feldversuchen um bis zu 33 % erhöht hat, wenn Sojapflanzen durch Bioengineering in die Lage versetzt werden, die Regulierung des Lichtschutzes zu verbessern. Die Ergebnisse könnten eine dringend benötigte Strategie zur Steigerung der Ernteerträge und zur nachhaltigen Förderung der weltweiten Ernährungssicherheit ermöglichen. Die Verbesserung der Photosynthese in Nahrungspflanzen wurde als nachhaltige Möglichkeit vorgeschlagen, die Ernteerträge zu steigern und die sich abzeichnende weltweite Nahrungsmittelknappheit abzumildern, ohne dass mehr Land in die landwirtschaftliche Produktion einbezogen werden muss. Pflanzen, die sich in vollem Sonnenlicht befinden, geben die überschüssige absorbierte Lichtenergie durch einen Mechanismus, der als nichtphotochemische Löschung (NPQ) bezeichnet wird, in Form von Wärme ab, was potenziell schädlich ist. Dieser Prozess ist zwar entscheidend, um den Photosyntheseapparat einer Pflanze vor zu viel Sonne zu schützen, doch die NPQ-Mechanismen können sich nach dem Übergang in den Schatten nur langsam entspannen, und während der häufigen Sonne-Schatten-Übergänge, die innerhalb der Pflanzendecke häufig auftreten, kann die photosynthetische Effizienz erheblich reduziert werden. Bei Sojabohnen kostet die langsame NPQ-Relaxation während dieser Übergänge schätzungsweise mehr als 11 % der täglichen Kohlenstoffassimilation. Es hat sich gezeigt, dass eine biotechnische Beschleunigung der NPQ-Relaxation die photosynthetische Effizienz und die Biomasse von Tabakpflanzen im Freilandanbau erhöht. Aufbauend auf dieser früheren Forschung und um festzustellen, ob der Ansatz auf eine wichtige Nahrungspflanze angewendet werden kann, haben Amanda De Souza und Kollegen die gleiche Veränderung in die weit verbreitete Sojapflanze eingebaut - dieviertwichtigste Getreidepflanze und die wichtigste Quelle für pflanzliches Protein weltweit. In wiederholten Feldversuchen stellten De Souza et al. fest, dass die photosynthetische Effizienz der veränderten Pflanzen bei schwankenden Lichtverhältnissen höher war und der Ertrag bei fünf unabhängigen Versuchen um bis zu 33 % höher lag als bei unveränderten Pflanzen. Trotz des höheren Pflanzenertrags blieben der Eiweiß- und Ölgehalt der Samen unverändert.

unsplash

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