In rund 50 Jahren werden 30 bis 50 Prozent mehr Menschen auf dieser Welt leben als heute. Sie alle mit Nahrung zu versorgen, ist eine Aufgabe, die die Weltgemeinschaft vor große Herausforderungen stellen wird. Denn die Erde besitzt nicht unendlich viele Flächen, die bewirtschaftet werden können. „Diese werden bereits heute schon genutzt“, so Professor Ekkehard Neuhaus, der den Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie innehat und kürzlich in die Leopoldina, die Nationale Akademie der Wissenschaften, berufen wurde.

Hinzu kommt, dass der Klimawandel in vielen Regionen zu Veränderungen führt wird, die auch für die Pflanzenwelt nicht ohne Folgen bleiben wird. „Pflanzen sind ortsgebundene Lebewesen“, sagt Neuhaus weiter. „Starke Licht- und Temperaturänderungen wirken sich bei ihnen auf fast alle Zellfunktionen aus.“ Bei Nutzpflanzen kann es in der Folge zu großen Ernteeinbußen kommen.

Und wie kann man Sorge tragen, dass die Menschheit in Zukunft genug Nahrung zur Verfügung haben wird? Hier kommen die Wissenschaftler um Neuhaus ins Spiel. Gemeinsam mit Forscherkollegen der Ludwig-Maximilians-Universität München, der Humboldt Universität Berlin und dem Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam möchten sie Antworten auf diese Frage finden. Dazu forschen sie gemeinsam im neuen Sonderforschungsbereich „The Green Hub“, für den die Deutsche Forschungsgemeinschaft in den kommenden vier Jahren mehrere Millionen Euro zur Verfügung stellt.

Pflanzen sind ortsgebundene Lebewesen. Starke Licht- und Temperaturänderungen wirken sich bei ihnen auf fast alle Zellfunktionen aus.

Professor Dr. Ekkehard Neuhaus

Die Wissenschaftler um Neuhaus wollen herausfinden, welche Rolle Chloroplasten dabei spielen, dass Pflanzen sich an Umweltbedingungen anpassen. Chloroplasten sind spezialisierte Zellorganellen in grünen Pflanzenzellen. In ihnen erfolgt die Photosynthese, in deren Verlauf Pflanzen sowohl Sauerstoff als auch Zucker herstellen. Diesen brauchen sie zum Wachstum – und letztendlich bilden sie so eine Nahrungsgrundlage für Tiere und Menschen. „Die Forschung weiß zwar, dass Chloroplasten bei dieser Akklimatisierung eine Rolle spielen“, erklärt der Biologe. „Es ist aber unklar, was auf molekularer Ebene im Inneren der Zellen passiert.“

An der TU wird das Team um Neuhaus sich vor allem den Weg des Zuckers vornehmen. „Wir möchten untersuchen, welche Rolle der Zucker in den Chloroplasten spielt, in welchen Konzentrationen er darin vorkommt und ob dieser ein Rolle dabei spielt, dass Pflanzen sich an Temperatur- und Lichtschwankungen anpassen können“, erklärt Neuhaus sein Vorhaben. Dazu nutzen die Wissenschaftler neueste Techniken. Sie können unter anderem mit Fluoreszenzfarbstoffen arbeiten, die in den Chlorplasten an den Zucker binden und erst dann unter dem Mikroskop sichtbar werden.

Wenn die Forscher die genauen Prozesse im Inneren der Pflanzenzelle verstehen, sind sie gegebenenfalls auch in der Lage, neue resistente Nutzpflanzen zu züchten, die beispielsweise mit Klimaschwankungen besser zurechtkommen. Bis es soweit ist, liegt allerdings noch einiges an Arbeit vor den Grundlagenforschern. Aber mit ihren Ergebnissen werden sie in Zukunft möglicherweise dazu beitragen, den Hunger in der Welt zu verringern.