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TaCoCass („Photosynthetic Efficiency in Cassava through Implementation of a Carbon Positive Photorespiration Bypass”) untersucht, wie Maniok Lichtenergie für eine effiziente Photosynthese nutzt. TaCoCass wird von Gates Agricultural Innovations (Gates Ag One) finanziert. Beteiligt sind die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), das Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg, das Jan-IngenHousz-Institut in Wageningen (Niederlande), die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), das Internationale Institut für tropische Landwirtschaft (IITA) und das Nationale Forschungsinstitut für Wurzelfrüchte (NRCRI) (beide Nigeria).
Die Maniokpflanze (Manihot esculenta, englisch „cassava“) stammt ursprünglich aus Südamerika. Die aus ihren stärkehaltigen Wurzelknollen gewonnene Tapioka spielt aber inzwischen in vielen Ländern der Tropen eine zentrale Rolle für die Ernährung, für mehr als 500 Millionen Menschen liefert sie wichtige Nahrungsenergie, so das Agricultural Research Council of South Africa. Maniok wächst gut auf wenig fruchtbaren Böden und verträgt unregelmäßige Niederschläge. Die weltweite Maniokproduktion erreichte 2019 mehr als 334 Millionen Tonnen, wobei Afrika laut IITA über 60 Prozent der Gesamtmenge produzierte.
Viele Nutzpflanzen wie Weizen, Reis oder auch Maniok weisen hohe Raten der sogenannten Photorespiration auf. Dieser natürliche Prozess schränkt das Wachstum ein und verringert den Ertrag, indem er Kohlenstoff und Energie verbraucht und gleichzeitig giftiges Ammoniak freisetzt. Das TaCoCass-Projekt wird einen als TaCo bekannten künstlichen Stoffwechselweg weiterentwickeln, um die Photosynthese in Maniok effizienter zu machen. Der TaCo-Weg, der am Max-Planck-Institut in Marburg entwickelt wurde, modifiziert die natürliche Photorespiration, in der Kohlenstoff verloren wird, durch einen Prozess, in dem zusätzlicher Kohlenstoff gewonnen wird.
Die Forschenden wollen das Verhaltens dieses Stoffwechselwegs in solchen Manioksorten untersuchen, die von Kleinbauern in Subsahara-Afrika angebaut werden. Die Ergebnisse können in zukünftige Arbeit an einer Reihe von Nutzpflanzen und in Anbaugebieten, die durch Wasser- und Hitzestress gekennzeichnet sind, einfließen.
Prof. Dr. Andreas Weber vom Institut Biochemie der Pflanzen der HHU leitet die Forschungsarbeiten in Düsseldorf und koordiniert das Gesamtprojekt: „Dieses Projekt gibt uns die Möglichkeit, einer Idee nachzugehen, die bei Maniok noch nicht getestet wurde. Selbst kleine Erkenntnisse darüber, wie Maniok Sonnenlicht und Kohlenstoff effizienter nutzen kann, hätte einen Mehrwert für den gesamten Bereich der Pflanzenwissenschaften.“
Prof. Dr. Tobias Erb, Direktor am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie ergänzt: „In Marburg beschäftigen wir uns schon länger damit, die CO2-Aufnahme in der Fotosynthese mithilfe synthetischer Biologie zu verbessern. Mit diesem Projekt erhalten wir die einmalige Möglichkeit, unsere Entwicklungen in Nutzpflanzen zu testen, um ihr Wachstum zu erhöhen.“
„Bei Gates Ag One investieren wir in wissenschaftliche Forschung, die das Instrumentarium zur Verbesserung von Nutzpflanzen erweitert“, sagt Dr. Brigitte Weston, Direktorin für Produktentwicklung bei Gates Ag One. „TaCoCass ergänzt unsere laufenden Arbeiten in den Bereichen Photosynthese, Stoffwechsel und Nährstoffverwertung, indem es eine neue Idee untersucht, die den Ertrag und die Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen verbessern kann.“
TaCoCass ergänzt andere Forschungsprojekte von Gates Ag One, darunter Arbeiten zur Photosyntheseeffizienz, zum Transport organischer Verbindungen in Pflanzen und zur Nährstoffverwertung. Zusammen tragen diese Projekte dazu bei, die wissenschaftlichen Grundlagen für eine langfristige Verbesserung der Nutzpflanzen zu erweitern.
Gates Agricultural Innovations (Gates Ag One) ist eine gemeinnützige Organisation, die bahnbrechende Agrarforschung vorantreibt, um den dringenden und vernachlässigten Bedürfnissen von Kleinbauern in Subsahara-Afrika und Südasien gerecht zu werden. Gates Ag One setzt sich für die Interessen von Kleinbauern ein, die am stärksten von der Klimakrise betroffen sind, die aber keinen Zugang zu den neuesten landwirtschaftlichen Innovationen haben. Gates Ag One arbeitet daran, gleiche Wettbewerbsbedingungen zu schaffen und Kleinbauern zu befähigen, ihre landwirtschaftliche Produktivität, Ernährungssicherheit und Klimaresilienz zu verbessern.
Prof. Dr. Andreas Weber
Gruppenbild von Vertreterinnen und Vertretern des TaCoCass-Projekts in Nigeria. Projektleiter Prof. ...
Copyright: HHU / Andreas Weber
Maniokblätter in Nahaufnahme (l.) und Maniokpflanzen mit Wurzelknollen in Nigeria (r.).
Copyright: FAU / Wolfgang Zierer (l.); HHU / Andreas Weber (r.))
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie
überregional
Forschungsprojekte, Kooperationen
Deutsch
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