Eine kürzlich in der Fachzeitschrift *Cell* veröffentlichte wissenschaftliche Übersichtsarbeit untersucht mögliche Wege zur Bewältigung globaler Herausforderungen der Ernährungssicherheit durch die Verbesserung der Photosyntheseeffizienz von Pflanzen. Die Arbeit wurde von mehreren Professoren der University of Illinois und Wissenschaftlern von acht Partnerinstitutionen gemeinsam verfasst.

Die Übersichtsarbeit fasst die Fortschritte auf diesem Gebiet im letzten Jahrzehnt zusammen und bewertet verschiedene biologische Strategien zur Steigerung der Photosyntheseeffizienz. Forscher gehen davon aus, dass die Verbesserung der Photosyntheseeffizienz – des Kernprozesses, durch den Pflanzen Sonnenlicht in Energie umwandeln – entscheidend für höhere Ernteerträge ist. Diese Forschung ist Teil des internationalen Projekts „Verbesserung der Photosyntheseeffizienz“.

Die Übersichtsarbeit hebt mehrere wichtige Verbesserungsrichtungen hervor. Eine davon ist die Modifizierung des Enzyms Rubisco, das bei der Kohlendioxidfixierung mitunter energiezehrende Photorespiration verursacht. Mögliche Lösungen umfassen die Optimierung des Enzyms mithilfe von Evolutionstechniken im Labor oder die Erhöhung der Kohlendioxidkonzentration in der Umgebung der Pflanze durch Anpassung ihrer Struktur. Ein weiterer Ansatzpunkt ist die Optimierung der Lichtaufnahme und -verwertung von Nutzpflanzen, beispielsweise durch die Anpassung des Blattwinkels und der Chlorophyllverteilung, um ein gleichmäßigeres Eindringen des Sonnenlichts in den Pflanzenbestand zu ermöglichen.

„Die Geschwindigkeit, mit der wir in den letzten zehn Jahren Wissen erworben haben, war unglaublich. Die Photosynthese birgt das Potenzial, die Herausforderungen der Landwirtschaft zu bewältigen“, sagte Lisa Ainsworth, Mitautorin der Übersichtsarbeit. Sie merkte an, dass viele vorgeschlagene Verbesserungen bereits im Feldversuch an Nutzpflanzen getestet wurden und das Potenzial zur Ertragssteigerung gezeigt haben. Technologische Fortschritte, wie dynamische Proteinmodelle und moderne Bildgebungsverfahren, haben neue Werkzeuge für die Forschung in diesem Bereich bereitgestellt.

Diese Übersichtsarbeit fasst die bestehenden Erkenntnisse zusammen und soll die Forschungsgemeinschaft dazu anregen, sich weiterhin auf die Machbarkeit und Bedeutung der Verbesserung von Nutzpflanzen durch optimierte Photosynthese zu konzentrieren.

Weitere Informationen: Autoren: Stephen P. Long et al., Titel: „Nutzung von Solarenergie: Erfolge und Perspektiven der biotechnologisch hergestellten Photosynthese zur Sicherung der Ernährung“, veröffentlicht in: *Cell* (2025). Zeitschrifteninformationen: Cell