Auf einem Acker kriegen Pflanzen mal Regen ab und mal wochenlang nur Sonne. Dann wieder schlagen bei einem Gewitter Hagelkörner ein. Oder es gibt im Frühjahr überraschenden Spätfrost, manchmal sogar Schnee. Die Bedingungen auf freiem Feld sind also sehr wechselhaft. In Gewächshäusern und Klimakammern lassen sie sich nur schlecht nachbilden. Das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben hat allerdings eine spezielle Laboreinrichtung gebaut, die "PhänoSphäre", in der die Gegebenheiten unter freiem Himmel möglichst genau nachgebildet werden. Dort können beispielsweise Temperaturprofile mit stündlichen Änderungsraten erstellt sowie die Lichtqualität und –menge im Sekundenbereich reguliert werden.

Zumindest für Mais scheint den Forschenden diese Simulation der Realität sehr gut zu gelingen. Eine aktuelle Studie zeigt, wie die Forschenden mittels PhänoSphäre eine komplette Anbausaison für Maispflanzen simulieren. Dabei kam das Wachstum der Pflanzen im Labor denen auf dem Feld sehr nahe.

Für die Grundlagenforschung kann es wichtig sein, Nutzpflanzen gezielt Bedingungen auszusetzen, die dem Anbau auf einem Acker möglichst ähnlich sind. So kann beispielsweise untersucht werden, welche agronomisch relevanten Merkmale Pflanzen aufweisen, die besonders widerstandsfähig sind. "Mit der PhänoSphäre können wir der Pflanzenforschung eine neue Infrastruktur am IPK anbieten, in der nicht nur die Reaktionen der Pflanze auf verschiedene, variable Umweltbedingungen untersucht, sondern auch verschiedene Wetterszenarien für eine gesamte Saison durchgespielt werden können", sagt Thomas Altmann, Leiter der Abteilung "Molekulare Genetik" am IPK.

Nachbilden kann man mit einer derartigen Konstruktion nicht nur die aktuellen Wetter- und Klimabedingungen, sondern auch diverse mögliche Klimaszenarien der Zukunft. Im Zuge des Klimawandels werden Agrarpflanzen vermutlich mit größerer Trockenheit, höheren Temperaturen sowie einer gesteigerten CO2-Konzentration konfrontiert. Zu diesem Schluss kommt auch die aktuelle Studie der Forschenden aus Gatersleben. Weil der Klimawandel den Agrarsektor voraussichtlich stark treffen wird, könnte das ein besonders wichtiges Instrument für die kommenden Jahre und Jahrzehnte sein.

iz