Pflanzenplastizität oder Robustheit als Mittel zur Sicherung der Ernährung annehmen

Warum flexible Pflanzen für unsere Teller wichtig sind

Während die Weltbevölkerung wächst und das Klima unvorhersehbarer wird, stellt sich für die Menschheit eine der wichtigsten Fragen ganz schlicht: Können wir weiterhin genug Lebensmittel produzieren? Dieser Artikel untersucht, wie Pflanzen mit veränderten Bedingungen wie Hitze, Trockenheit und schlechten Böden zurechtkommen und wie Züchter zwei gegensätzliche Eigenschaften – Flexibilität und Stabilität – nutzen können, um Ernten zu sichern. Das Verständnis dieser Konzepte erklärt, warum einige Kulturpflanzen in wechselhaftem Wetter gedeihen, andere dagegen scheitern, und wie sich die Landwirtschaft an eine wärmere, weniger beständige Welt anpassen könnte.

Von Wildgräsern zu globalen Grundnahrungsmitteln

Die meisten der heute wichtigen Kulturpflanzen wurden in den letzten 10.000 Jahren aus wilden Vorfahren domestiziert. Frühe Bauerngenerationen wählten unbewusst Pflanzen mit Eigenschaften, die ihren Bedürfnissen entsprachen: größere Körner beim Mais, mehr Samen bei Reis und Weizen oder größere Früchte bei Tomate und Aubergine. Häufig waren nur einige wenige Gene für dramatische Veränderungen verantwortlich, die struppige Wildpflanzen in ertragreiche Kulturen verwandelten. Heute liefern nur etwa 15 Arten rund 70 Prozent der Kalorien der Menschheit, wobei wenige – Reis, Weizen, Mais, Zuckerrohr und Gerste – den Löwenanteil produzieren. Diese Kulturen werden inzwischen weit entfernt von ihren Ursprungsgebieten angebaut und sind sehr unterschiedlichen Klimaten, Jahreszeiten und Böden ausgesetzt, sodass sie auf Umweltbedingungen reagieren müssen, die ihnen während der frühen Domestikation nie begegneten.

Flexibilität: Pflanzen, die sich dem Wetter anpassen

Die Autoren verwenden den Begriff „phänotypische Plastizität“ für die Fähigkeit einer Pflanze, Aussehen oder Verhalten bei veränderten Bedingungen zu verändern. Ein einzelner Genotyp kann in kühlen, feuchten Feldern großwüchsig werden, in heißen, trockenen Umgebungen jedoch klein bleiben und früh blühen. Plastizität kann alles betreffen, von der Wurzelarchitektur im Boden über die Blütezeit bis hin zur Chemie von Blättern und Früchten. Moderne Werkzeuge – wie genomweite Studien, großangelegte Feldversuche und detaillierte Umweltüberwachung – ermöglichen es Wissenschaftlern inzwischen, nachzuvollziehen, wie Tausende von Pflanzensorten auf Unterschiede in Temperatur, Wasser, Nährstoffen und Tageslänge reagieren. Diese Studien zeigen, dass Plastizität oft von spezifischen Genen gesteuert wird, vererbbar sein kann und Kulturen helfen kann, sich an lokale Klimata anzupassen – manchmal allerdings auf Kosten schlechterer Leistungen anderswo.

Stabilität: Pflanzen, die Kurs halten

Am anderen Ende des Spektrums steht „Kanalisation“ bzw. Robustheit: die Neigung einer Pflanze, nahezu dasselbe Ergebnis zu erzeugen – selbst unter unterschiedlichen Bedingungen oder bei kleinen genetischen Veränderungen. Robuste Pflanzen wirken wie gut konstruierte Maschinen, die trotz Störungen zuverlässig weiterlaufen. Forschende haben Gene identifiziert, die wichtige Merkmale abpuffern, etwa die innere Tagesuhr, chemische Abwehrstoffe oder Ertrag, sodass sie über Felder und Jahre hinweg stabil bleiben. Bei Kulturen wie Tomate und Sojabohne sind bestimmte genetische Regionen mit Ertragsstabilität statt mit hohem Durchschnittsertrag verknüpft. Diese „puffernden“ Gene steigern nicht unbedingt die Leistung in guten Jahren, senken aber das Risiko katastrophaler Ausfälle in schlechten Jahren – ein attraktives Merkmal in Regionen mit harschem oder unvorhersehbarem Wetter.

Zwischen hohen Gewinnen und Sicherheitsnetz wählen

Für Züchter ähneln plastische und robuste Sorten unterschiedlichen Investitionsstrategien. Stark plastische Sorten können in günstigen Jahren außergewöhnliche Erträge liefern, ihre Leistung kann aber bei extremen Wetterbedingungen stark schwanken – ähnlich wie eine risikoreiche Aktie. Robuste Sorten verhalten sich eher wie konservative Anlagen: Sie erreichen selten Rekorderträge, liefern dafür aber unter Stress verlässlichere Ernten. Die Übersichtsarbeit argumentiert, dass es riskant ist, sich allein auf eine dieser Strategien zu verlassen. Der Klimawandel bringt sowohl allmähliche Verschiebungen als auch plötzliche Extreme mit sich, und keine einzelne Vorgehensweise kann alle zukünftigen Szenarien abdecken. Stattdessen kombinieren Züchter detaillierte genetische Daten, Umweltmessungen und maschinelle Lernmodelle, um vorherzusagen, wie verschiedene Sorten in vielen möglichen Zukünften abschneiden werden.

Flexibilität und Stabilität für die Nahrung der Zukunft ausbalancieren

Für Nichtfachleute lautet die Hauptschlussfolgerung des Artikels, dass es keinen einzigen „besten“ Pflanzentyp für das kommende Jahrhundert gibt. In Regionen mit gut gemanagten, vorhersehbareren Bedingungen kann es sich lohnen, flexible Sorten anzubauen, die gute Jahre ausnutzen und die Erträge steigern. In Gebieten mit häufigen Dürren, Hitzeperioden oder Stürmen sind robuste Linien, die ihren Ertrag halten, wertvoller. Die Autoren empfehlen eine Strategie des „Risikostreuens“: Sowohl flexible als auch robuste Kulturen entwickeln und erhalten, die Vielfalt der genutzten Arten erweitern und Pflanzen unter Bedingungen prüfen, die zukünftigen Klimata ähneln. Durch die Kombination dieser Ansätze kann die Landwirtschaft sowohl eine verlässliche Nahrungsversorgung schützen als auch die Fähigkeit bewahren, sich an fortwährende Veränderungen des Planeten anzupassen.

Zitation: Alseekh, S., Klemmer, A., Yan, J. et al. Embracing plant plasticity or robustness as a means of ensuring food security. Nat Commun 16, 461 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-55872-4

Schlüsselwörter: Ernährungssicherheit, Pflanzenzüchtung, phänotypische Plastizität, Klimawandel, Pflanzenresilienz