Biologisches Wissen erweitern

In Millionen Jahren der Evolution haben Lebewesen Antworten auf Probleme gefunden, die aus Sicht der Menschen schwer lösbar erscheinen. Doch um die Biologie als Lehrmeister nutzen zu können, muss sie zuerst intensiv erforscht werden.

Biologisches Wissen
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Wie trotzen Lebewesen Schädlingen? Wie gelingt es ihnen, an den unwirtlichsten Orten zu gedeihen? Wie stellen sie Stoffe her und regulieren ihre Produktion? Im Gegensatz zu vielen chemischen Reaktionen, die von Menschen ersonnen wurden, können Organismen bereits bei niedrigen Temperaturen Verbindungen auf- oder abbauen. Zudem münden alle Stoffe in der Natur in einen Kreislauf, es gibt keine Abfälle.

Mit Hilfe des Wissens über biologische Prinzipien und Verfahren können wir neue Wege gehen, um die Herausforderungen der Zukunft zu bewältigen. Im Jahr 2023 könnte die Zahl der Menschen auf der Erde acht Milliarden überschreiten. Wie können gesunde Nahrungsmittel in ausreichender Menge entstehen und wie wirtschaften wir dabei nachhaltig und klimaneutral? Biologische Prozesse können dazu beitragen, neuartige und maßgeschneiderte Stoffe für Industrie und Verbraucher herzustellen.

Mit der neuen Bioökonomiestrategie verfolgt das Forschungsministerium das Ziel, biologisches Wissen zu erweitern, um es für die Entwicklung nachhaltiger Innovationen nutzen zu können.

Moderne Pflanzen braucht die Welt

Um alle Menschen ausreichend mit gesunder Nahrung zu versorgen, bedarf es höherer Erträge, insbesondere durch neue, robuste Pflanzensorten. Sie sollen im Idealfall widerstandsfähig gegen Schädlinge sein, weniger Dünger benötigen und ebenso großer Hitze aber auch Überschwemmungen trotzen. Gleichzeitig gilt es, die Artenvielfalt zu erhalten. Auch Verbraucher und Industrie profitieren von neuen Pflanzenzüchtungen – mit ihrer Hilfe können maßgeschneiderte biobasierte High-Tech-Produkte auf den Markt kommen.

Mit der Maßnahme „Epigenetik – Chancen für die Pflanzenforschung“ fördert das Bundesforschungsministerium wissenschaftliches Neuland. Forschende sollen das Wissen über die epigenetische Prägung vertiefen, in der Hoffnung dieses eines Tages für die Zucht neuer Pflanzensorten nutzen zu können. Epigenetische Merkmale sind zwar vererbbar, ändern aber nicht die DNA-Sequenz. Dadurch entstehen keine gentechnisch veränderten Pflanzen. Mit diesen umkehrbaren Veränderungen der DNA könnte man in Zukunft die Aktivität von Zielgenen steuern, etwa bei der Samenentwicklung oder des Blütezeitpunkts und somit etwa die Menge an pro Pflanze gebildeter Biomasse steigern.

Pflanzenzüchtungsforschung für die Bioökonomie

Eine gesteigerte Produktivität in der Agrarwirtschaft ist ein entscheidender Faktor für eine wachsende Weltbevölkerung. Die Förderinitiative „Pflanzenzüchtungsforschung für die Bioökonomie“ dient der nachhaltigen Ernährungssicherung und der Bereitstellung hochwertiger Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen. Bei der gemeinsamen Förderinitiative des Forschungs- und des Landwirtschaftsministeriums stehen richtungsweisende Innovationen der Pflanzenzüchtung im Fokus. Forschungsprojekte zur Fördermaßnahme untersuchen etwa wie eine Pflanzenart und ihre Mikroorganismen in das Ökosystem eingebunden ist. Weitere Themen sind die prädiktive Züchtungsforschung, um sichere Vorhersagen über das Ergebnis von Pflanzenkreuzungen zu ermöglichen oder die Entwicklung einer „grünen“ Bioinformatik als Werkzeug, um Forschungsergebnisse an Nutzpflanzen schneller und effizienter anzuwenden.

In der Wurzel steckt die Kraft

Die Bioökonomieforschung nimmt auch die im Boden verborgenen Lebensgemeinschaften in den Blick und untersucht, wie sich Fruchtbarkeit und Belastbarkeit von Ackerböden verbessern lässt. Forscherinnen und Forscher untersuchen heute verstärkt die komplexen Vorgänge in der sogenannten Rhizosphäre, dem unmittelbaren Bereich des Bodens um eine Pflanzenwurzel. Als Hotspot biologischer Aktivität und der Stoffumsätze im Boden ist sie für das Pflanzenwachstum von entscheidender Bedeutung. Die Fördermaßnahme Rhizo4Bio widmet sich daher der Aufklärung der Dreierbeziehung zwischen Wurzeln, Organismen und Boden und ihrer Bedeutung für die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen, der Kohlenstoff-Speicherung sowie der Pflanzengesundheit. Ziel ist es, das biologische Wissen um die Beschaffenheit und die Wechselwirkungen in der Rhizosphäre zu vertiefen, um neue Ansätze für eine nachhaltigere Landwirtschaft zu entwickeln.

Europäische Kooperationen

In der Bodenforschung arbeiten europäische Wissenschaftler auch über Grenzen hinweg, so etwa in dem European Joint Programme on Soil. Gleiches gilt für die ebenfalls vom Bundesforschungsministerium geförderte „European Research Area-NET Cofund Initiative Sustainable Crop Production“ (Cofund SusCrop) zur Förderung transnationaler Verbundvorhaben. Diese Vorhaben sollen dazu beitragen, Nachhaltigkeit und Belastbarkeit der europäischen Nutzpflanzen- und Agrarproduktion steigern.

Zusammen mit dem Landwirtschaftsministerium engagiert sich das Forschungsministerium zudem in der europäischen „Initiative on ICT-enabled Agri-Food Systems“. Dabei steht die Informations- und Kommunikationstechnik im Fokus. Mit neuen digitalen Technologien sollen Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion nachhaltiger und widerstandsfähiger gemacht werden.