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Forschung & Technik
15.02.2022

Kulturreis reagiert träger auf Lichtwechsel

Moderne Reissorten reagieren langsamer auf wechselnde Lichtverhältnisse als ihre wilden Verwandten. Darin liegt züchterisches Potenzial. Foto: Pexels / Pixabay

Mit Wildreis die Photosyntheserate in Kulturreis verbessern

Licht an! Kulturreis wurde so gezüchtet, dass er eine maximale Photosyntheseleistung bringt. Er wandelt also Licht, Wasser und Kohlendioxid hocheffizient zu Glucose und Sauerstoff um. Dabei entsteht Biomasse in Form von Stängel, Blättern und Reiskörnern. Darin ist der kultivierte Reis seinen wilden Verwandten haushoch überlegen – aber eben nur, wenn die Sonne ungehindert scheint. Bei Wolken und im Schatten büßt er seine große Überlegenheit in Wachstum und Ertrag etwas ein. Mit dem Wissen um diese Vorgänge und das Reservoir genetischer Vielfalt von Wildreis kann die Pflanzenzüchtung die Photosyntheserate künftig gezielter verbessern.

Sonnenlicht fördert die Photosyntheseleistung - so weit, so bekannt. Pflanzenzüchter haben die Kultursorten darauf optimiert, Sonnenlicht in Biomasse umzuwandeln. Wie schnell die Pflanze aber auf den Wechsel von Licht und Schatten reagiert, das hat eine internationale Studie untersucht.

Die meisten Reissorten wurden in den letzten hundert Jahren auf eine niedrige Höhe sowie aufrechte Blätter mit steilen Blattwinkeln und geringe Bestockung gezüchtet. So können alle Blätter in den unterschiedlichen Höhen das Sonnenlicht maximal ausnutzen. Beim Wechsel von Schatten zu Licht wird die Photosynthese induziert und die Pflanzen fahren die Bindung von CO2 hoch. Wie effizient dieser Vorgang ist, hängt von verschiedenen chemischen Verbindungen in der Pflanze ab. Je schneller die Pflanze die Anpassung vornehmen kann, desto geringer sind daher die Verluste bei der CO2-Bindung. Bei Weizen können sich solche Verluste über das Jahr gerechnet auf rund 20 Prozent der maximalen Photosyntheseleistung summieren. Außerdem ist die Effizienz der Wasserverwertung während der Anpassungsphase geringer, was zu einem höheren Wasserbedarf pro gebundenen Kohlenstoff führt.

In dem US-amerikanisch-Philippinischen Forschungsprojekt wurde mithilfe eines Infrarot-Gasanalysators untersucht, wie sich diese Mechanismen bei Kulturreis Oryza sativa und den beiden wilden Reisakzessionen Oryza rufipogon und Oryza nivara unterscheiden. Es gab innerhalb jeder Akzession zwischen dem oberen und dem unteren Blattwerk kaum Unterschiede bei den photosynthetischen Merkmalen. Während der Reaktion auf veränderte Lichtverhältnisse erwiesen sich die oberen Blätter jedoch immer leistungsfähiger, obwohl ihre Anpassungszeit länger dauerte.

Der Kulturreis wies wie erwartet bei stabiler Lichtversorgung die beste Photosyntheserate in Relation zur Blattmasse auf – 40 Prozent höher als die Wildreis-Akzessionen. Beim Wildreis waren jedoch einige Vorgänge in jedem Fall schneller als bei Oryza sativa, was dazu führte, dass der Wildreis während der Induktionsphase eine höhere Photosyntheserate erzielte. Wildreis könnte also ein wertvolles genetisches Reservoir sein, um kultiviertem Reis ein höheres Tempo bei der photosynthetischen Induktion anzuzüchten.

Quelle: pflanzenforschung.de

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