Sorghumhirse, die große Mengen an Biomasse anreichert und unter widrigen Bedingungen gedeiht, gilt als Zukunftspflanze. Einige Sorten produzieren sogar mehr Zucker auf salzhaltigen Böden. Ein internationales Team, darunter Wissenschaftler des KIT, hat in seiner detaillierten Forschung zur durch Salzstress verursachten Zuckeranreicherung bedeutende Ergebnisse erzielt und damit neue Hoffnung für die Ernährungssicherheit der Menschheit geweckt.

Angesichts des anhaltenden Bevölkerungswachstums steigt der Bedarf an Nahrungsmitteln, Rohstoffen und Energie stetig an, was eine deutliche Steigerung der Ernteerträge, insbesondere der Getreideproduktion, unerlässlich macht. Die Auswirkungen des Klimawandels erschweren dieses Ziel jedoch zunehmend. Neben hohen Temperaturen und Dürreperioden verschärft sich die Bodenversalzung, da der steigende Meeresspiegel immer mehr fruchtbares Land versalzen lässt und so das Pflanzenwachstum enorm beeinträchtigt. Vor diesem Hintergrund sind Nutzpflanzen mit hoher Biomasse und der Fähigkeit, auf salzhaltigen Böden gut zu wachsen, entscheidend für die Bewältigung der Nahrungsmittelkrise.

Eine Arbeitsgruppe der Abteilung Molekular- und Zellbiologie am Josef-Gottlieb-Korluth-Institut für Pflanzenwissenschaften (JKIP) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) unter der Leitung von Professor Peter Nick beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Erforschung von Hirse, einer Pflanze der Gattung *Sorghum*. Hirse gehört zur Familie der Süßgräser (Poaceae) und zuckerreiche Sorten werden als Zuckerhirse bezeichnet. Hirse zählt zu den photosynthetisch effizientesten Nutzpflanzen, da sie Kohlendioxid effizienter als andere Pflanzen aufnimmt und eine höhere Biomasse aufweist. Die Forschung des syrischen Wissenschaftlers Dr. Adnan Qambaal am KIT führte zur Entwicklung einer neuen Zuckerhirsesorte mit extrem hohem Zuckergehalt, die großes Potenzial für die Produktion von Biogas, Biokraftstoffen und neuartigen Polymeren besitzt.

Forschungen haben ergeben, dass bestimmte Sorghumsorten in salzhaltigen Böden höhere Zuckererträge erzielen. Diese uralte, ursprünglich aus dem Sudan stammende Nutzpflanze gedeiht selbst unter widrigen Bedingungen. Peter Nick erklärt, dass sich einige Sorghumsorten nicht nur an salzhaltige Umgebungen anpassen, sondern bei steigendem Salzgehalt sogar mehr Zucker produzieren. Verschiedene Sorten speichern Zucker an unterschiedlichen Stellen: Manche speichern ihn im Stängel, was für die Energiegewinnung, beispielsweise zu Biokraftstoffen, geeignet ist; andere speichern ihn im Samen und tragen so wesentlich zur menschlichen Ernährung bei.

Weitere Forschungen ergaben, dass das Gen SWEET13 für den Transport von Zucker in die Körner verantwortlich ist. Ein Forschungsteam unter der Leitung der ägyptischen Wissenschaftlerin Dr. Eman Abslimah untersuchte die durch Salzstress bedingte Zuckeranreicherung und verschiedene Speichermechanismen von Zucker in Pflanzen. Sie entdeckten, dass das Gen SWEET13 wie ein Schalter fungiert und den direkten Transport der bei der Photosynthese produzierten Saccharose in die Körner der Pflanze steuert. Die Forscher fanden ein besonders aktives SWEET13-Gen in der alten syrischen Sorghum-Hirse-Sorte Razinieh. Dieser Genschalter kann durch Züchtung in andere Sorten eingeführt werden. Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) hilft, die richtige Mutation in den Züchtungsergebnissen bereits im Keimlingsstadium zu identifizieren.

Peter Nick erklärte, dass dieses molekulare Wissen dazu beitragen kann, die menschliche Ernährung in von Bodenversalzung betroffenen Gebieten zu sichern. Derzeit leiden das Nildelta, Bangladesch und Süditalien unter Salzstress, und die Anwendung von Forschungsergebnissen im Bereich Sorghum wird positive Veränderungen in diesen Regionen bewirken.