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Seit vielen Jahren erforschen Wissenschaftler die Gene von Pflanzen. Sie versuchen herauszufinden, wie das Erbgut aufgebaut ist, wie sie die Pflanze steuern, bestimmte Reaktionen auslösen und Saatgut etwa resistenter für lange Dürreperioden machen können. Nicolaus von Wirén und Jedrzej Jakub Szymanski vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben haben im Podcast Einblicke in ihre Forschung gegeben.

Erst einmal erklären sie, wie das Erbgut funktioniert. Damit die Pflanze weiß, welche Zellen und Gene sie wann aktivieren muss, um etwa auf Umweltreize wie Trockenheit zu reagieren, enthält die DNA Abschnitte, die wie Lichtschalter in einem Haus funktionieren und bestimmte Prozesse regeln, wie Szymanski ausführt. Bei der Steuerung der Schalter spielen sogenannte Transkriptionsfaktoren – meist Proteine – eine Rolle. Diese binden an die DNA und aktivieren so das Gen.

Bisher kannten Forscher nur die Abläufe einzelner Transkriptionsfaktoren und Genabschnitte. Um voranzukommen, hat das IPK-Team eine Künstliche Intelligenz trainiert, Bindungsmuster von 46 Transkriptionsfaktorfamilien zu erkennen. „Entscheidend ist für unsere Forschung auch, welche Familien und Faktoren zusammenarbeiten“, sagt Szymanski. Erprobt wurde das KI-Modell mit Daten der Acker-Schmalwand. „Sie wird in der Forschung oft als Versuchspflanze benutzt, weil sie zu den höheren Pflanzen mit den wenigsten Genen und mit Samenbildung gehört“, erklärt von Wirén.

Dass es nicht nur für die Landwirtschaft wichtig ist, die genetischen Abläufe etwa hinter der Blütezeit der Pflanzen zu verstehen, ist evident. „Blüht sie zu früh oder zu spät, entscheidet das mit über den Ertrag“, so Szymanski. Mithilfe der KI habe man ermittelt, wie sich die Blütezeit verändert, wenn bestimmte Transkriptionsfaktoren am Werk sind.

Damit sei ein wichtiges Werkzeug für die Züchtung gewonnen, sagt von Wirén: „Auch auf komplexe Pflanzen wie Mais oder Kartoffeln kann man die Ergebnisse anwenden. Bei der Tomate zum Beispiel können wir die Farbstoffbildung regulieren.“ Und das kann auch gesundheitsfördernde Wirkungen zur Folge haben. Ebenso möglich ist es laut von Wirén, pflanzenübergreifend zu arbeiten: „Es wurde bereits mit einem Transkriptionsfaktor aus Sonnenblumen die Trockentoleranz von Weizen erhöht.“

Diese Technik wird etwa bereits in Südamerika eingesetzt. Doch auch in Deutschland wird die Frage wichtiger, welche Eigenschaften Pflanzen haben müssen, um auf den Feldern möglichst gute Erträge zu liefern. Die Rolle von KI, wie sie das Forscherteam des IPK nutzt, dürfte daher auch auf dem Acker immer größer werden. Passenderweise lockert die EU den Einsatz von Gentechnik wohl ab Mitte 2028.

Info Der Podcast „Tonspur ­Wissen“ ist ein Gemeinschaftsprojekt der Rheinischen Post und der Leibniz-Gemeinschaft. Es moderiert Bestsellerautorin Ursula Weidenfeld. Zum Podcast gelangt man mit dem QR-Code.