Entgegen langjähriger wissenschaftlicher Annahmen, die Fotosynthese für ein effizienteres Pflanzenwachstum nicht verbessern zu können, haben Wissenschaftler in den vergangenen Jahren unterschiedliche Methoden entwickelt, mit denen ein größerer Teil des Sonnenlichts für die Biomasseproduktion genutzt werden kann. Forscher der Universität Wageningen in den Niederlanden haben dazu für die Fotosynthese wesentliche Organellen einer Pflanze, insbesondere Chloroplasten und Mitochondrien, durch Organellen einer anderen Pflanze ersetzt, während die Chromosomen unverändert blieben. Die Untersuchungen wurden an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana durchgeführt. „Wir können nun die ursprünglichen Pflanzen mit solchen vergleichen, die über die ’neuen‘ Organellen verfügen. So lässt sich leicht feststellen, welche neuen Kombinationen von Organellen und Chromosomen zu den besten Pflanzeneigenschaften führen“, erklärt Forscher Erik Wijnker.Pflanzen nutzen nur einen Teil des absorbierten Sonnenlichts für die Fotosynthese. Die Verbesserung dieses Prozesses wird als Schlüssel für ein effizienteres Pflanzenwachstum sowie als wichtiger Beitrag zur Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung, ohne das Klima weiter zu schädigen, angesehen. „Derzeit wird die natürliche Variation der Chloroplasten und Mitochondrien in der Pflanzenzüchtung kaum genutzt“, sagt Wissenschafter Padraic Flood: „Es gibt eine enorme natürliche Variation bei Chloroplasten, aber es fehlten den Forschern einfache Methoden, um festzustellen, welche Chloroplasten die gewünschten Eigenschaften besitzen.“

Der Beitrag von Chlorophyll und Mitochondrien zum Wachstum der Pflanze ist laut den Wissenschaftlern schwer einzuschätzen. Die jetzt in „Nature Plants“ veröffentlichte Methode, die auf genetischen Veränderungen basiert, erleichtere dies erheblich und sei besonders auch für Pflanzenzüchter von Nutzen. „Da es uns bei Arabidopsis thaliana gelungen ist, leistungsfähigere Pflanzen zu entwickeln, haben sich bereits einige Unternehmen über die Anwendung an Kulturpflanzen erkundigt“, so PhD-Student Tom Theeuwen.