Energiegewinnung aus Biomasse gilt als eine vielversprechende Möglichkeit fossile Brennstoffe zu ersetzen. Jetzt haben Wissenschaftler eine Methode entwickelt, mit der Energiepflanzen gezielt auf optimalen Biomassegehalt hin gezüchtet werden können. Mit dieser Art „Früherkennung“ lassen sich frühzeitig viel versprechende Pflanzen identifizieren.
Pflanzen sind in der Lage mit Hilfe des Sonnenlichts im Zuge der Fotosynthese alle organischen Stoffe aufzubauen, die sie für ihre Entwicklung und ihr Wachstum benötigen. Die Zunahme an Biomasse hängt somit vom Fotosynthese- bzw. dem Stoffaufbauvermögen der Pflanze ab. Welche Stoffe, in welcher Menge gebildet werden, ist verknüpft mit Umweltfaktoren, wie Lichtmenge, Wasser- und Nährstoffangebot, aber auch mit Schädlingsbefall. Die Pflanze muss die vorhandenen Ressourcen für die Bildung von Biomasse, Reservestoffen zur Überbrückung von Mangelperioden oder Stoffen zur Schädlingsabwehr optimal nutzen. Dies setzt eine ziemlich straffe Regulation und Steuerung des Stoffaufbaus voraus.
Inhaltsstoffe entscheidend
Es stellt sich die Frage, wie und wodurch die Pflanze das Wachstum steuert. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie und der Universität Potsdam wollten darauf eine Antwort finden. Dazu nutzen sie eine große Zahl genetisch gut charakterisierter Linien des Modellpflanzensystems der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), die sich durch große Unterschiede im Wachstum auszeichneten, so dass der Zusammenhang zwischen Wachstum und Inhaltsstoffzusammensetzung gut untersucht werden konnte.
Bekannt war bereits, dass die in Pflanzen gebildeten Inhaltsstoffe, wie zum Beispiel Zucker, als Signale für Wachstumsänderungen wirken können. Deshalb lag es nahe zu vermuten, dass es einen Zusammenhang zwischen der Art und Menge von Inhaltsstoffen und dem Wachstum von Pflanzen gibt. Die Forscher ernteten die oberirdischen Pflanzenteile und trennten die Proben mittels Gaschromatographie nach ihren Bestandteilen auf. Daran anschließend wurde über eine Massenspektrometrie Art und Menge der Einzelbestandteile bestimmt, wie beispielsweise verschiedene Zucker, Säuren und Eiweißbestandteile.
Biomasserstrag vorhersagbar
Für die weiteren Auswertungen wurden diejenigen Inhaltsstoffe betrachtet, die in 85 Prozent der Proben analysiert werden konnten. Diese Inhaltsstoffzusammensetzung wurde in Beziehung zum Biomasseertrag der jeweiligen Pflanzen gesetzt. "Es zeigte sich, dass zwischen der Inhaltsstoffzusammensetzung und der Biomasse eine enge Beziehung besteht, die es ermöglicht, den Biomasseertrag vorauszusagen", erklärt Rhonda Meyer.
Sollte sich auch in anderen Pflanzenbeständen ein Zusammenhang zwischen der Inhaltsstoffzusammensetzung junger Pflanzen und ihrem späteren Biomasseertrag zeigen, so hätte man mit diesem Analyseverfahren, dem sogenannten Metabolitenprofiling, eine hochwirksame Methode gefunden, um bereits im frühen Stadium der Pflanzenentwicklung Voraussagen über die Biomasseproduktion einer Pflanze zu treffen.: "Eine solche Möglichkeit würde die Züchtung von Energiepflanzen, also Pflanzen, die zur Produktion von Biomasse genutzt werden, revolutionieren," konstatiert die Wissenschaftlerin.
(MPG, 09.03.2007 – NPO)
