Es ist Erntezeit auf den Philippinen. Mehr als kniehoch strecken sich die trockenen Stängel, die Reiskörner hängen schwer in den Rispen.Von Hand schneidet ein Arbeiter sie büschelweise mit einer Sichel. Ein schweißtreibender Job in der prallen Tropensonne. Das Nachbarfeld ist bereits abgeerntet. Hier stapeln sich die geschnittenen Garben, bis Feldarbeiter sie in eine kleine Dreschtrommel schieben. Ein Stück weiter bereitet ein Grubber eine Fläche für die nächste Aussaat vor. Bald werden dort neue Reispflanzen sprießen, akribisch begutachtet von den Züchtern des Internationalen Reisforschungsinstituts IRRI. Leigh Vial geht einen grasbewachsenen Feldweg entlang, vorbei an einfachen Hütten und Reisfeldern. Eines der Felder liegt ungewöhnlich tief:
"Wir stehen hier neben einer unserer Hochwassergruben. Im Gegensatz zu dem Rest der Reisfelder, in denen das Wasser fünf bis 15 Zentimeter hoch steht, kann dieses Becken 1,5 Meter Wasser halten. Es dient uns dazu, Überflutungen zu simulieren, wie sie in vielen Regionen Asiens immer wieder vorkommen."
Die Grube ist jetzt trocken. Die Fläche ist aufgeteilt in 200 kleine Parzellen, je zwei mal drei Meter. Auf einigen sprießen gut entwickelte Reispflanzen, auf anderen wachsen sie nur kümmerlich. In manchen Parzellen liegen sogar nur noch die Reste vergilbter Reisstängel am Boden. Vor einem Monat stand das Pflanzbecken noch für zwei Wochen bis zum Rand unter Wasser, erzählt der Leiter der 250 Hektar großen Forschungsfarm des Instituts.
"Dies ist der Ort, wo die Selektion stattfindet. Die Züchter testen hier die Fähigkeit der Reispflanzen, ein Hochwasser zu überleben. Eine neue Sorte, die überflutungstolerant sein soll, muss diesen Prozess überstehen. Bei allen Varianten, die das nicht schaffen, endet hier die Züchtungsarbeit. Jene, die überleben, werden dann weiter getestet auf andere wünschenswerte Eigenschaften: Ertrag, Kornqualität, Krankheitsresistenz, ja selbst Trockenheitsresistenz. Es ist die Ironie des Schicksals, aber gerade in Asien gibt es Regionen, die zu einer Zeit des Jahres überflutet werden und dann wieder unter Trockenheit leiden. Wir brauchen also Sorten, die beides vertragen können."
Was die Überflutungstoleranz betrifft, haben Forscher am IRRI in den vergangenen Jahren enorme Fortschritte erzielt. 2006 isolierten sie aus einer indischen Landrasse ein Gen, das sie Sub-1 nannten. Wenn eine Pflanze komplett unter Wasser gesetzt wird, übernimmt Sub-1 die Kontrolle des Stoffwechsels. Die Pflanze fällt in eine Art Unterwasserschlaf. Anstatt all ihre Kraft darin zu verschwenden, durch schnelles Wachstum an die Wasseroberfläche zu gelangen, harrt sie aus, bis die Flut vorüber ist. Die so gesparte Energie sichert später den Ertrag.
"Die gängige Meinung war eigentlich bis vor kurzem gewesen, dass es das gar nicht gibt, dass es ein Gen gibt, das der Masterkontrolleur ist für so etwas Komplexes wie Überflutungsstress. Weil das natürlich… das kann man sich vorstellen, wenn man plötzlich unter Wasser ist, da passiert ganz viel mit der Pflanze."
Die Deutsche Sigrid Heuer ist Molekularbiologin am IRRI. Sie hat das Supergen Sub-1 mit entdeckt und seine Funktion entschlüsselt. Seither herrscht unter den Reiszüchtern so etwas wie Aufbruchstimmung. Sub-1 lässt sich problemlos in moderne Hochertragssorten einkreuzen. Auf einen Schlag besitzen die Pflanzen dann gewissermaßen eine eingebaute Ernteversicherung für schlechtes Wetter. Heuer:
"Eigentlich die ganzen Reissorten in Asien sollen ausgetauscht werden gegen Sub1-Varianten, weil das ansonsten keinen negativen Effekt hat, dieses Gen. Einfach um sicherzustellen, falls mal eine Flut kommt, dann sind die geschützt, die Pflanzen."
Erste Sorten mit Namen wie "Swarna Sub-1" oder "IR 72 Sub-1" sind schon auf dem Markt. Das Einkreuzen in weitere lokale Varietäten läuft auf Hochtouren. Zugleich suchen die Forscher am IRRI nach weiteren, ähnlich potenten Genen. Denn Reis wird nicht nur von Fluten bedroht. Hitze, Trockenheit, Nährstoffmangel, Versalzung der Böden – es gibt viele Stressfaktoren, die zu Missernten führen können. Sigrid Heuer:
"Das Sub-1 Gen, dieses Überflutungstoleranz-Gen, war das erste seiner Art. Das, wo wir wirklich zeigen konnten, dass es einen so großen Effekt hat und dass ein Gen tatsächlich ausreicht. Ich bin optimistisch, dass wir noch mehr solche Gene finden. Vielleicht nicht für alle Stresse, für alles, was wir wollen, aber doch für mehr, als man vielleicht jetzt denkt."
Als das IRRI 1960 in Los Baños, 60 Kilometer südlich von Manila, gegründet wurde, war an eine gen-orientierte Züchtungsarbeit noch lange nicht zu denken. Allein das Aussehen und die Tragfähigkeit der Pflanzen waren entscheidend. Damals drohte in Asien eine große Hungersnot. Die Bevölkerung wuchs schneller als die Erträge der Reisbauern. Den Züchtern am IRRI gelang es, diesen Trend umzukehren. Sie züchteten neue Sorten mit kurzen, kräftigen Halmen. Entsprechend gedüngt, konnten sie deutlich mehr und größere Körner tragen. Die Kurzstrohsorte IR-8 revolutionierte in den 1970er Jahren den Reisanbau und bewahrte Asien vor der Katastrophe. Die Entwicklung ging als Grüne Revolution in die Geschichtsbücher ein. Auch wenn Asien heute keine akute Hungersnot droht, sieht Achim Dobermann die Welt in den nächsten Jahrzehnten vor großen Herausforderungen.
"Eins ist klar, die Temperaturen steigen. Das kann man kaum noch negieren. Und natürlich hat das Konsequenzen für Reis."
Der Vizedirektor und Forschungsleiter des IRRI sitzt in seinem klimatisierten Büro und spricht von Ernährungssicherung in Zeiten des Klimawandels.
"Zum einen ist es Hitzestress, der natürlich die Erträge sinken lassen kann. Und zum anderen der ansteigende Meerwasserspiegel, der natürlich auch zu Überschwemmungen in den flach gelegenen Flussdeltagebieten in Südostasien führen kann, wo natürlich auch viel Reis angebaut wird."
Dazu kommt das anhaltende Bevölkerungswachstum. Reis ist für rund die Hälfte der Weltbevölkerung das Grundnahrungsmittel. Allein in Asien werden bis 2050 eine Milliarde mehr Reiskonsumenten erwartet. Dobermann:
"Ich bin generell ziemlich optimistisch. Wir wissen, dass sich die Erträge jährlich um 1,2 bis 1,5 Prozent erhöhen müssen. Oder wenn man es mal umrechnet, ungefähr 50 Kilogramm Reis pro Hektar und Jahr mehr. Und das ist machbar, aus meiner Sicht."
Hoffnungsfroh stimmen ihn die Erfolge der neuen Züchtungsmethoden. 2002 wurde erstmals das komplette Genom einer Reispflanze sequenziert. Mit dem Einblick ins Erbgut ist eine viel präzisere Zucht von Pflanzen mit gewünschten Eigenschaften möglich
"Wir stehen definitiv erst am Anfang. In wenigen Monaten werden wir die kompletten Genomsequenzen für 4000 Reissorten haben, bis jetzt weltweit hatten wir drei."
Möglich wird das durch enorme technische Fortschritte beim Ablesen von DNA. Am chinesischen Genomik-Institut BGI, mit dem das IRRI kooperiert, laufen rund um die Uhr Hunderte von so genannten Hochdurchsatz-Sequenzierrobotern. Eine Arbeit, die einst Jahre dauerte, erledigen sie heute in wenigen Stunden. Dobermann:
"Und das ist, kann man sagen, ein Quantensprung an genetischer Information, der zur Verfügung gestellt wird, wo wir eigentlich natürlich daraus unwahrscheinlich schöpfen können, was die Identifizierung neuer Genfunktionen betrifft."
Reis bietet mit unzähligen Wild- und Kultursorten eine enorme genetische Vielfalt. Je mehr man darüber weiß, desto einfacher wird es, passende Gene aufzuspüren. Gene zum Beispiel, mit denen die Pflanzen auch auf trockenen oder salzigen Böden noch gut wachsen. Es ist nicht mehr nötig, dafür fremdes Erbmaterial aus anderen Organismen einzuschleusen. Dobermann:
"Wenn Sie mich vor zehn Jahren gefragt hätten, dann hätte ich wahrscheinlich gesagt: Ja, also wir brauchen doch erheblich mehr transgene Ansätze oder Gentechnik. Wir haben allerdings jetzt gesehen, dass wir viele von den Sachen, die wir damals für nicht möglich gehalten haben, über konventionelle Methoden zu machen, heute machbar geworden sind. Und da wird es schwer, mit transgenen Methoden sehr viel mehr zu erreichen."
Weltweit lehnen viele Menschen die Grüne Gentechnik strikt ab. Bis heute hat das IRRI nur eine einzige gentechnisch veränderte Reissorte fast bis zur Marktreife entwickelt: den sogenannten Goldenen Reis. Mit Genen aus Mais bildet er in seinen Körnern Beta-Carotin. Gedacht ist er als Abhilfe gegen den Vitamin-A-Mangel in vielen Regionen Asiens. Das Projekt startete Ende der 90er Jahren. Die öffentliche Kritik daran hält bis heute an. Dennoch könnte er bald für den kommerziellen Anbau freigegeben werden. Auf den Philippinen und in Bangladesh laufen die Zulassungsverfahren.
20 Frauen sitzen an einem langen Tisch und sortieren Reis. Jede hat ein kleines Häufchen von Reissamen vor sich, und jedes sieht anders aus. Manche der Körner sind lang und braun, andere beige und kugelig. Mit schmalen Schabern aus Holz ziehen die Frauen die Samen einzeln zu sich heran, werfen kurz einen Blick darauf, und schieben sie dann weiter: Nach links die mickrigen Körner, nach rechts die guten, die kräftig genug erscheinen, um eine lange Lagerung zu überstehen. Es ist eine der Alltagsarbeiten in der Genbank des IRRI. Deren Direktor ist Ruaraidh Hamilton.
"Wir können Samen über einen langen Zeitraum keimfähig lagern, bis zu 100 Jahre."
Samen von 115.000 verschiedenen Reistypen umfasst die Sammlung mittlerweile. Die meisten davon sind Kultursorten und Landrassen. Daneben rund 5000 Wildreisarten. Die ersten Samen kamen aus bestehenden Sammlungen anderer Forschungsinstitute. Als durch die Grüne Revolution immer mehr Reisbauern die neuen Hochleistungssorten anstelle traditioneller Landrassen aussäten, startete das IRRI ein Rettungsprogramm. Mitarbeiter reisten in den 70er Jahren in alle reisanbauenden Länder, um die alten Sorten zu sichern. In den Anfangsjahren stand der Aufbau der großen Sammlung im Vordergrund. Heute geht es vor allem um die Nutzung und den Erhalt. Hamilton:
"Wir müssen Samenanfragen von Züchtern bearbeiten. Wir testen die Lebensfähigkeit der Samen. Wenn nötig, erzeugen wir neue Samen. Das heißt, wenn die Samen einer Sorte knapp werden, weil wir schon so viele herausgegeben haben. Oder die Samen lagern schon so lange, dass sie anfangen abzusterben."
Ruaraidh Hamilton ist eine der zentralen Figuren im Züchtungsgeschehen des IRRI. Er wählt die passenden Samen für die Kreuzungsexperimente aus. Keine leichte Aufgabe, denn über die spezifischen Eigenschaften der meisten Proben ist noch immer nur wenig bekannt.
"Manchmal ist es einfach, oder einfacher. Wenn ein Züchter zum Beispiel die Kältetoleranz einer Sorte verbessern will, würden wir dafür nicht Samen von Pflanzen ausgeben, die normalerweise auf Meereshöhe im heißen Indonesien wachsen. In solchen Fällen hilft uns also das Wissen über die Herkunft der Sorten schon weiter. Manchmal ist es aber auch ein wildes Ratespiel. Für solche Fälle haben wir unsere Kernsammlungen. Das ist eine Vorauswahl an Sorten, die wir so getroffen haben, dass sie die genetische Vielfalt im Reis so weit wie möglich repräsentiert."
In Zukunft wird die Auswahl nicht mehr nur auf bestmöglicher Vermutung basieren. Die Genkombinationen sollen gezielt bestimmt werden, und dafür sollten alle Gene erst einmal katalogisiert sein: Das IRRI plant, nicht nur 4000, sondern bald alle Reissorten in der Genbank sequenzieren zu lassen.
"Wann es soweit ist, kann ich noch nicht sagen. Wir müssen erst einen Weg finden, die Information überhaupt zu handeln. 400 Millionen Nukleotide von jeder der 115.000 Sorten, das ist eine immense Datenmenge. Aber sie wird die Art und Weise unserer Arbeit völlig verändern. Und auch die Arbeit der Züchter wird sich völlig wandeln."
Die Sammlung der Samen, die eigentliche Genbank, befindet sich in zwei gekühlten Lagerräumen mit dicken Betonmauern – erdbeben- und sturmsicher. Hamilton:
"Sie ist so sicher wie möglich. Geschützt vor jeder Naturkatastrophe, die man sich vorstellen kann – bis auf, dass der ruhende Makiling Vulkan gerade mal drei Kilometer entfernt ist. Wenn der ausbricht, würden wir die Sammlung wohl verlieren."
Für den absoluten Notfall gibt es zwei Kopien der Genbank außerhalb der Philippinen. Tiefgekühlte Proben aller Reissorten lagern auch in den USA und auf Spitzbergen. Doch diese Sammlungen sind nicht für den alltäglichen Zugriff vorgesehen. Die sogenannte aktive Kollektion gibt es nur am IRRI. Ruaraidh Hamilton öffnet die schwere Eisentür des Lagers, das auf drei Grad Celsius gekühlt ist.
"Dieser Raum enthält 115.000 Reissorten. Jeweils rund ein halbes Kilogramm."
Im Kühllager stehen dicht gedrängt Metallregale mit Schubladen. Darin liegen, nach Sorten geordnet, kleine vorgepackte Samentüten aus Aluminium. Alles ist systematisch beschriftet. Ruaraidh Hamilton öffnet eine Schublade und zieht eins der Päckchen heraus.
"Das ist eine zehn Gramm schwere Samenprobe, die schon 1992 hier produziert wurde. Die Samen sind also 20 Jahre alt. Aber sie keimen noch ohne Probleme."
Zehn Gramm, das macht im Durchschnitt rund 400 Reiskörner. Das ist mehr als genug, um damit eine neue Sorte zu züchten. Und das soll auch in 100 Jahren noch möglich sein. Von den Reispflanzen der Gattung Oryza gibt es 23 Arten. Nur zwei davon sind Kulturformen, namentlich die aus Asien stammende Oryza sativa und die afrikanische Reisart Oryza glaberrima. Alle weiteren 21 Arten gelten als Wildformen. Für die moderne Züchtung sind sie besonders interessant, weil sie eine enorme genetische Vielfalt bieten. In einer Eigenschaft allerdings sind sich alle Sorten gleich. Aufgrund der Form, wie sie bei der Photosynthese aus Kohlendioxid Kohlenhydrate aufbauen, gelten sie als C3-Pflanzen. Damit unterscheidet sich Reis von anderen tropischen Gräsern wie Mais, Zuckerrohr oder Hirse, die einen C4-Stoffwechsel haben. Bei hohen Temperaturen und Wassermangel erreichen C4-Pflanzen eine um 50 Prozent höhere Photosyntheseleistung. Reis als C3-Pflanze ist da gerade mit Blick auf den Klimawandel im Nachteil. Sorten mit einem C4-Stoffwechsel wären der Traum der Reis-Züchter. Damit ließen sich die Erträge auf einen Schlag erheblich steigern. Doch um das zu erreichen, müsste man die Pflanzen regelrecht umbauen.
"Das ist etwas Radikales. Wenn man sich das einmal vorstellt: Man kann nicht einfach Mais in Reis oder Reis in Mais umwandeln. Diese Idee ist so radikal, dass man lange Zeit nicht einmal daran gedacht hat."
2008 haben die Forscher dann doch damit begonnen, die Idee in die Tat umzusetzen. Die Pflanzenphysiologin Jacquie Dionora koordiniert das C4-Projekt am IRRI. Es geht darum zu entschlüsseln, wie im Laufe der natürlichen Evolution andere C3-Pflanzen zu C4-Pflanzen geworden sind. Ziel ist es, diesen Prozess bei Reis künstlich zu beschleunigen.
"Die Entwicklung von C3 nach C4 ist schon mehr als 50 Mal in unterschiedlichen Familien im Pflanzenreich geschehen, ganz unabhängig voneinander. Deshalb glauben wir, dass die Natur diesen Schritt auch bei Reis eines Tages vollziehen würde. Aber wir wollten nicht warten."
Das C4-Projekt ist aktuell das größte und ambitionierteste Einzelprojekt des IRRI. Finanziert wird es maßgeblich von der Bill und Melinda Gates Stiftung. Allein in Los Baños gehören 70 Mitarbeiter zum Team von Jacquie Dionora. Doch die Anstrengungen sind global: Die Crème de la Crème der Photosyntheseforschung hat sich zum sogenannten C4-Consortium zusammengeschlossen. Mehr als 20 renommierte Biologen aus den USA, Kanada, Großbritannien, Deutschland, Taiwan, China und Australien sind daran beteiligt.
"Wir haben sehr sehr große Hoffnungen. Allein schon, weil wir wissen, dass, wie gesagt, die Natur den Schritt von C3 zu C4 schon vollzogen hat. Wir planen, in 20 bis 25 Jahren kommerzielle C4-Reissorten zu haben. Und damit meine ich: Die Bauern bauen diesen Reis dann auf ihren Feldern schon an. Die nötigen Gene zu finden, wird angesichts dessen, was wir heute schon wissen, nicht so lange dauern."
Noch steckt das C4-Projekt mitten in der Grundlagenforschung. Nach vier Jahren können die Forscher aber erste Erfolge vorweisen. In Mais- und Hirsepflanzen identifizierten sie mehrere Gene, die das Räderwerk des C4-Stoffwechsels antreiben. Auch bei Reis wurden sie fündig.
"So I like you to meet Abi. Abi is working in the microscopy group."
Jacquie Dionora führt ins Mikroskopielabor. Dort arbeitet Abigail Elmido. Sie erforscht den Blattaufbau von Reispflanzen. Im Vergleich zu C4-Pflanzen liegen die Blattadern bei C3-Pflanzen wie Reis weiter auseinander. Doch es gibt Ausnahmen. Die philippinische Biologin zeigt das am Beispiel einer Wildreisprobe unterm Mikroskop.
"Wir stellen dünne Querschnitte der Blätter her. So können wir im Detail erkennen, ob die Dichte der Blattadern und die Zellstrukturen verändert sind."
Abigail Elmido wechselt das Objektiv am Mikroskop und stellt eine stärkere Vergrößerung ein. Auf dem Bild werden jetzt Details wie die kreisrunden Leitbündel des Blattes sichtbar, umgeben von einem Kranz aus eckigen Bündelscheidezellen. In den Zellen sind grüne Punkte zu erkennen.
"Wir sehen hier die Reste von Chloroplasten in den Bündelscheidezellen. Wir haben auch engere Blattaderabstände, aber das Besondere sind die Chloroplasten."
Für das C4-Projekt könnte diese Entdeckung vielleicht ein wichtiger Baustein sein. Chloroplasten sind die Zellorganellen, in denen die Photosynthese stattfindet. Normalerweise sind in Reis an dieser Stelle keine Chloroplasten zu finden, bei C4-Pflanzen aber schon. Jacquie Dionora:
"So etwas zu finden ist sehr interessant. Wir wollen ja beim Reis Zellstrukturen wie bei C4-Pflanzen haben. Jetzt stellen sich neue Fragen: Warum sind die Chloroplasten da? Was hat dieser Pflanze signalisiert, sie in ihre Bündelscheidezellen zu packen?"
Eins ist mittlerweile geklärt: Auch die Reisart mit dem ungewöhnlichen Blattaufbau besitzt chemisch gesehen keinen funktionsfähigen C4-Stoffwechsel. Dionora:
"Vielleicht sind die Gene ja in den Pflanzen vorhanden. Man müsste sie nur aktivieren. Wir denken gerne, dass die Zutaten schon da sind. Dann geht es nur noch um die Frage, wie man sie zusammen bringt."
Noch steckt dahinter viel Wunschdenken. Denn den Forschern ist auch bewusst: Um das Projekt C4-Reis zum Erfolg zu bringen, führt möglicherweise kein Weg an der Gentechnik vorbei. Jaquie Dionora führt ins Gelände. Etwas versteckt hinter Lagerhallen stehen mehrere Gewächshäuser für gentechnisch veränderte Pflanzen. Die Seitenwände und Dächer sind mit stabilen Eisengittern gesichert.
"This area is the transgenic area."
Wer in die Gewächshäuser hinein will, muss eine elektronisch gesicherte Schleuse passieren. Die zweite Tür öffnet erst, wenn die erste wieder geschlossen ist. Im Gewächshaus stehen mehrere Tausend Reispflanzen in Plastiktöpfen. Es sind unterschiedliche Sorten. In ihrem Erbgut tragen sie jeweils ein fremdes Gen aus Mais. Forscher in Großbritannien haben in den vergangenen Jahren aus Maispflanzen einige der Gene isoliert, die den C4-Stoffwechsel antreiben. Jetzt wird am IRRI die Wirkung dieser Gene in Reis getestet. Die Pflanzen sehen noch immer aus wie gewöhnlicher Reis – wenn auch viele etwas kümmerlich wachsen.
"Die Pflanzen sind häufig nicht gerade gesund. Sie sind krank. Der Grund dafür ist, dass die Gene, die wir einbauen, eine Funktion haben. Aber solange der C4-Zyklus noch nicht komplett ist, wirkt diese Funktion negativ."
Der Brite Robert Coe betreut die Experimente mit den transgenen C4-Reispflanzen. Er sucht jene Exemplare, die mit den neuen Genen am besten zurecht kommen. Als nächstes wird er diese Pflanzen untereinander kreuzen und von den Nachkommen wieder die besten auswählen. So sollen nach und nach Pflanzen entstehen, die immer mehr Gene des C4-Stoffwechsels aus Mais enthalten.
"Momentan arbeiten wir mit insgesamt elf Genen. Wir hoffen, dass wir in den nächsten zwei Jahren alle elf Gene zusammen in eine Pflanze bekommen werden. Dann könnten wir einen einfachen C4-Stoffwechsel im Reis haben. Ob dieser Reis schon den höheren Ertrag erzielt, den wir letztendlich wollen, darüber lässt sich streiten. Wir wissen einfach noch nicht, was daraus wird. Das hat ja noch niemand zuvor gemacht."
Die gesamte Vision C4-Reis steckt voller unbekannter Hürden und Risiken. Selbst wenn es den Forschern gelingen sollte, mit oder ohne Gentechnik den erhofften Superreis zu erschaffen, steht eine Frage im Raum: Wird die Gesellschaft bereit sein, Pflanzen als Nahrung akzeptieren, bei denen der Mensch so extrem in den Lauf der Natur eingegriffen hat? Auch ohne C4-Reis steht der Reisanbau vor großen Veränderungen. Immer weniger junge Asiaten sind bereit, die anstrengende Arbeit auf den Reisfeldern zu verrichten. Sie suchen lieber Arbeit in den Städten. In Thailand beispielsweise ist das Durchschnittsalter der Reisbauern seit 1985 von 31 auf heute 42 Jahre angestiegen. Vielerorts ist es schon schwierig geworden, genügend Erntehelfer zu finden. Ein Strukturwandel ist unumgänglich: weniger Bauern, größere Felder, mehr Mechanisierung, neue Bewässerungs- und Ernteverfahren sind gefragt. Und vielleicht sogar die Abkehr vom Reisanbau in seiner traditionellen Form. Der Australier Leigh Vial bahnt sich einen Weg durch die Reihen eines Maisfeldes. Auf der Forschungsfarm des IRRI steht der Mais mehr als zwei Meter hoch und ist bald reif für die Ernte.
"Man könnte sich fragen, was in aller Welt macht Mais in einem Reisforschungsinstitut? Aber in der Welt des Reisanbaus geht es mehr und mehr darum, im Wechsel der Jahreszeiten neben Reis auch andere Nahrungspflanzen anzubauen. Auf diesem Teil der Forschungsfarm suchen wir nach Lösungen für die dabei auftretenden, neuen Probleme. Es geht um das Management von Boden, Bewässerung und Drainage. Es geht um Fragen der Mechanisierung, welche Maschinen gebraucht werden und warum."
Augenfälligstes Symbol dieser Entwicklung ist eine riesige Kreiselberegnungsanlage, die über dem Acker thront. Das Wasser liefert ein Gestänge mit einer Spannweite von 150 Metern. Schrittweise fährt es auf großen Rädern langsam um die zentrale Pumpstation herum und benetzt die Pflanzen mit dem Nass. Auch Reispflanzen können auf diese Weise sparsam bewässert werden. Das bringt neue Probleme. Vial:
"Reispflanzen, und das gilt vor allem für die Hochleistungssorten, sind daran angepasst, auf gefluteten Feldern zu wachsen. Selbst bei den neuen Sorten, die jetzt speziell für den Trockenreisanbau gezüchtet werden, gibt es Ertragseinbußen."
Der neue Trockenreis liefert bisher 20 bis 30 Prozent weniger Ertrag. Das gilt es erst einmal wieder aufzuholen. Daneben kämpfen die Züchter mit weiteren negativen Tendenzen: Die verfügbare Fläche für den Reisanbau in Asien sinkt. Städte überwuchern frühere Reisfelder, flache Flussdeltas versinken im Meer, in manchen trockenen Regionen Indiens wird Bewässerungsanbau unmöglich, weil die Grundwasservorräte erschöpft sind. Angesichts solcher Aussichten stellt sich die Frage, ob nicht mancher Experte am IRRI etwas zu optimistisch in die Zukunft schaut. Leigh Vial, der Praktiker, der auf einer Reisfarm in Australien aufgewachsen ist, hat seine eigene Sicht der Dinge.
"Ich denke, dass es für die Forschung immer schwieriger wird, angesichts der wachsenden Weltbevölkerung die passenden Lösungen zu finden. Jede Innovation, um die zusätzliche Bevölkerung zu ernähren, hat auch ihre Schattenseiten. Ich glaube, dass diese Nachteile mit der Zeit mehr und mehr werden, während der Wissenschaft immer weniger bleibt, was sie dagegen tun kann. Dennoch: Wären die Forscher nicht optimistisch, würden sie und sollten sie nicht hier sein."
Hinweis: Dies ist der letzte Teil einer fünfteiligen Serie über die zukünftige Ernährung der Menschheit. Weitere Informationen finden Sie auf unserer Übersichtsseite.
"Wir stehen hier neben einer unserer Hochwassergruben. Im Gegensatz zu dem Rest der Reisfelder, in denen das Wasser fünf bis 15 Zentimeter hoch steht, kann dieses Becken 1,5 Meter Wasser halten. Es dient uns dazu, Überflutungen zu simulieren, wie sie in vielen Regionen Asiens immer wieder vorkommen."
Die Grube ist jetzt trocken. Die Fläche ist aufgeteilt in 200 kleine Parzellen, je zwei mal drei Meter. Auf einigen sprießen gut entwickelte Reispflanzen, auf anderen wachsen sie nur kümmerlich. In manchen Parzellen liegen sogar nur noch die Reste vergilbter Reisstängel am Boden. Vor einem Monat stand das Pflanzbecken noch für zwei Wochen bis zum Rand unter Wasser, erzählt der Leiter der 250 Hektar großen Forschungsfarm des Instituts.
"Dies ist der Ort, wo die Selektion stattfindet. Die Züchter testen hier die Fähigkeit der Reispflanzen, ein Hochwasser zu überleben. Eine neue Sorte, die überflutungstolerant sein soll, muss diesen Prozess überstehen. Bei allen Varianten, die das nicht schaffen, endet hier die Züchtungsarbeit. Jene, die überleben, werden dann weiter getestet auf andere wünschenswerte Eigenschaften: Ertrag, Kornqualität, Krankheitsresistenz, ja selbst Trockenheitsresistenz. Es ist die Ironie des Schicksals, aber gerade in Asien gibt es Regionen, die zu einer Zeit des Jahres überflutet werden und dann wieder unter Trockenheit leiden. Wir brauchen also Sorten, die beides vertragen können."
Was die Überflutungstoleranz betrifft, haben Forscher am IRRI in den vergangenen Jahren enorme Fortschritte erzielt. 2006 isolierten sie aus einer indischen Landrasse ein Gen, das sie Sub-1 nannten. Wenn eine Pflanze komplett unter Wasser gesetzt wird, übernimmt Sub-1 die Kontrolle des Stoffwechsels. Die Pflanze fällt in eine Art Unterwasserschlaf. Anstatt all ihre Kraft darin zu verschwenden, durch schnelles Wachstum an die Wasseroberfläche zu gelangen, harrt sie aus, bis die Flut vorüber ist. Die so gesparte Energie sichert später den Ertrag.
"Die gängige Meinung war eigentlich bis vor kurzem gewesen, dass es das gar nicht gibt, dass es ein Gen gibt, das der Masterkontrolleur ist für so etwas Komplexes wie Überflutungsstress. Weil das natürlich… das kann man sich vorstellen, wenn man plötzlich unter Wasser ist, da passiert ganz viel mit der Pflanze."
Die Deutsche Sigrid Heuer ist Molekularbiologin am IRRI. Sie hat das Supergen Sub-1 mit entdeckt und seine Funktion entschlüsselt. Seither herrscht unter den Reiszüchtern so etwas wie Aufbruchstimmung. Sub-1 lässt sich problemlos in moderne Hochertragssorten einkreuzen. Auf einen Schlag besitzen die Pflanzen dann gewissermaßen eine eingebaute Ernteversicherung für schlechtes Wetter. Heuer:
"Eigentlich die ganzen Reissorten in Asien sollen ausgetauscht werden gegen Sub1-Varianten, weil das ansonsten keinen negativen Effekt hat, dieses Gen. Einfach um sicherzustellen, falls mal eine Flut kommt, dann sind die geschützt, die Pflanzen."
Erste Sorten mit Namen wie "Swarna Sub-1" oder "IR 72 Sub-1" sind schon auf dem Markt. Das Einkreuzen in weitere lokale Varietäten läuft auf Hochtouren. Zugleich suchen die Forscher am IRRI nach weiteren, ähnlich potenten Genen. Denn Reis wird nicht nur von Fluten bedroht. Hitze, Trockenheit, Nährstoffmangel, Versalzung der Böden – es gibt viele Stressfaktoren, die zu Missernten führen können. Sigrid Heuer:
"Das Sub-1 Gen, dieses Überflutungstoleranz-Gen, war das erste seiner Art. Das, wo wir wirklich zeigen konnten, dass es einen so großen Effekt hat und dass ein Gen tatsächlich ausreicht. Ich bin optimistisch, dass wir noch mehr solche Gene finden. Vielleicht nicht für alle Stresse, für alles, was wir wollen, aber doch für mehr, als man vielleicht jetzt denkt."
Als das IRRI 1960 in Los Baños, 60 Kilometer südlich von Manila, gegründet wurde, war an eine gen-orientierte Züchtungsarbeit noch lange nicht zu denken. Allein das Aussehen und die Tragfähigkeit der Pflanzen waren entscheidend. Damals drohte in Asien eine große Hungersnot. Die Bevölkerung wuchs schneller als die Erträge der Reisbauern. Den Züchtern am IRRI gelang es, diesen Trend umzukehren. Sie züchteten neue Sorten mit kurzen, kräftigen Halmen. Entsprechend gedüngt, konnten sie deutlich mehr und größere Körner tragen. Die Kurzstrohsorte IR-8 revolutionierte in den 1970er Jahren den Reisanbau und bewahrte Asien vor der Katastrophe. Die Entwicklung ging als Grüne Revolution in die Geschichtsbücher ein. Auch wenn Asien heute keine akute Hungersnot droht, sieht Achim Dobermann die Welt in den nächsten Jahrzehnten vor großen Herausforderungen.
"Eins ist klar, die Temperaturen steigen. Das kann man kaum noch negieren. Und natürlich hat das Konsequenzen für Reis."
Der Vizedirektor und Forschungsleiter des IRRI sitzt in seinem klimatisierten Büro und spricht von Ernährungssicherung in Zeiten des Klimawandels.
"Zum einen ist es Hitzestress, der natürlich die Erträge sinken lassen kann. Und zum anderen der ansteigende Meerwasserspiegel, der natürlich auch zu Überschwemmungen in den flach gelegenen Flussdeltagebieten in Südostasien führen kann, wo natürlich auch viel Reis angebaut wird."
Dazu kommt das anhaltende Bevölkerungswachstum. Reis ist für rund die Hälfte der Weltbevölkerung das Grundnahrungsmittel. Allein in Asien werden bis 2050 eine Milliarde mehr Reiskonsumenten erwartet. Dobermann:
"Ich bin generell ziemlich optimistisch. Wir wissen, dass sich die Erträge jährlich um 1,2 bis 1,5 Prozent erhöhen müssen. Oder wenn man es mal umrechnet, ungefähr 50 Kilogramm Reis pro Hektar und Jahr mehr. Und das ist machbar, aus meiner Sicht."
Hoffnungsfroh stimmen ihn die Erfolge der neuen Züchtungsmethoden. 2002 wurde erstmals das komplette Genom einer Reispflanze sequenziert. Mit dem Einblick ins Erbgut ist eine viel präzisere Zucht von Pflanzen mit gewünschten Eigenschaften möglich
"Wir stehen definitiv erst am Anfang. In wenigen Monaten werden wir die kompletten Genomsequenzen für 4000 Reissorten haben, bis jetzt weltweit hatten wir drei."
Möglich wird das durch enorme technische Fortschritte beim Ablesen von DNA. Am chinesischen Genomik-Institut BGI, mit dem das IRRI kooperiert, laufen rund um die Uhr Hunderte von so genannten Hochdurchsatz-Sequenzierrobotern. Eine Arbeit, die einst Jahre dauerte, erledigen sie heute in wenigen Stunden. Dobermann:
"Und das ist, kann man sagen, ein Quantensprung an genetischer Information, der zur Verfügung gestellt wird, wo wir eigentlich natürlich daraus unwahrscheinlich schöpfen können, was die Identifizierung neuer Genfunktionen betrifft."
Reis bietet mit unzähligen Wild- und Kultursorten eine enorme genetische Vielfalt. Je mehr man darüber weiß, desto einfacher wird es, passende Gene aufzuspüren. Gene zum Beispiel, mit denen die Pflanzen auch auf trockenen oder salzigen Böden noch gut wachsen. Es ist nicht mehr nötig, dafür fremdes Erbmaterial aus anderen Organismen einzuschleusen. Dobermann:
"Wenn Sie mich vor zehn Jahren gefragt hätten, dann hätte ich wahrscheinlich gesagt: Ja, also wir brauchen doch erheblich mehr transgene Ansätze oder Gentechnik. Wir haben allerdings jetzt gesehen, dass wir viele von den Sachen, die wir damals für nicht möglich gehalten haben, über konventionelle Methoden zu machen, heute machbar geworden sind. Und da wird es schwer, mit transgenen Methoden sehr viel mehr zu erreichen."
Weltweit lehnen viele Menschen die Grüne Gentechnik strikt ab. Bis heute hat das IRRI nur eine einzige gentechnisch veränderte Reissorte fast bis zur Marktreife entwickelt: den sogenannten Goldenen Reis. Mit Genen aus Mais bildet er in seinen Körnern Beta-Carotin. Gedacht ist er als Abhilfe gegen den Vitamin-A-Mangel in vielen Regionen Asiens. Das Projekt startete Ende der 90er Jahren. Die öffentliche Kritik daran hält bis heute an. Dennoch könnte er bald für den kommerziellen Anbau freigegeben werden. Auf den Philippinen und in Bangladesh laufen die Zulassungsverfahren.
20 Frauen sitzen an einem langen Tisch und sortieren Reis. Jede hat ein kleines Häufchen von Reissamen vor sich, und jedes sieht anders aus. Manche der Körner sind lang und braun, andere beige und kugelig. Mit schmalen Schabern aus Holz ziehen die Frauen die Samen einzeln zu sich heran, werfen kurz einen Blick darauf, und schieben sie dann weiter: Nach links die mickrigen Körner, nach rechts die guten, die kräftig genug erscheinen, um eine lange Lagerung zu überstehen. Es ist eine der Alltagsarbeiten in der Genbank des IRRI. Deren Direktor ist Ruaraidh Hamilton.
"Wir können Samen über einen langen Zeitraum keimfähig lagern, bis zu 100 Jahre."
Samen von 115.000 verschiedenen Reistypen umfasst die Sammlung mittlerweile. Die meisten davon sind Kultursorten und Landrassen. Daneben rund 5000 Wildreisarten. Die ersten Samen kamen aus bestehenden Sammlungen anderer Forschungsinstitute. Als durch die Grüne Revolution immer mehr Reisbauern die neuen Hochleistungssorten anstelle traditioneller Landrassen aussäten, startete das IRRI ein Rettungsprogramm. Mitarbeiter reisten in den 70er Jahren in alle reisanbauenden Länder, um die alten Sorten zu sichern. In den Anfangsjahren stand der Aufbau der großen Sammlung im Vordergrund. Heute geht es vor allem um die Nutzung und den Erhalt. Hamilton:
"Wir müssen Samenanfragen von Züchtern bearbeiten. Wir testen die Lebensfähigkeit der Samen. Wenn nötig, erzeugen wir neue Samen. Das heißt, wenn die Samen einer Sorte knapp werden, weil wir schon so viele herausgegeben haben. Oder die Samen lagern schon so lange, dass sie anfangen abzusterben."
Ruaraidh Hamilton ist eine der zentralen Figuren im Züchtungsgeschehen des IRRI. Er wählt die passenden Samen für die Kreuzungsexperimente aus. Keine leichte Aufgabe, denn über die spezifischen Eigenschaften der meisten Proben ist noch immer nur wenig bekannt.
"Manchmal ist es einfach, oder einfacher. Wenn ein Züchter zum Beispiel die Kältetoleranz einer Sorte verbessern will, würden wir dafür nicht Samen von Pflanzen ausgeben, die normalerweise auf Meereshöhe im heißen Indonesien wachsen. In solchen Fällen hilft uns also das Wissen über die Herkunft der Sorten schon weiter. Manchmal ist es aber auch ein wildes Ratespiel. Für solche Fälle haben wir unsere Kernsammlungen. Das ist eine Vorauswahl an Sorten, die wir so getroffen haben, dass sie die genetische Vielfalt im Reis so weit wie möglich repräsentiert."
In Zukunft wird die Auswahl nicht mehr nur auf bestmöglicher Vermutung basieren. Die Genkombinationen sollen gezielt bestimmt werden, und dafür sollten alle Gene erst einmal katalogisiert sein: Das IRRI plant, nicht nur 4000, sondern bald alle Reissorten in der Genbank sequenzieren zu lassen.
"Wann es soweit ist, kann ich noch nicht sagen. Wir müssen erst einen Weg finden, die Information überhaupt zu handeln. 400 Millionen Nukleotide von jeder der 115.000 Sorten, das ist eine immense Datenmenge. Aber sie wird die Art und Weise unserer Arbeit völlig verändern. Und auch die Arbeit der Züchter wird sich völlig wandeln."
Die Sammlung der Samen, die eigentliche Genbank, befindet sich in zwei gekühlten Lagerräumen mit dicken Betonmauern – erdbeben- und sturmsicher. Hamilton:
"Sie ist so sicher wie möglich. Geschützt vor jeder Naturkatastrophe, die man sich vorstellen kann – bis auf, dass der ruhende Makiling Vulkan gerade mal drei Kilometer entfernt ist. Wenn der ausbricht, würden wir die Sammlung wohl verlieren."
Für den absoluten Notfall gibt es zwei Kopien der Genbank außerhalb der Philippinen. Tiefgekühlte Proben aller Reissorten lagern auch in den USA und auf Spitzbergen. Doch diese Sammlungen sind nicht für den alltäglichen Zugriff vorgesehen. Die sogenannte aktive Kollektion gibt es nur am IRRI. Ruaraidh Hamilton öffnet die schwere Eisentür des Lagers, das auf drei Grad Celsius gekühlt ist.
"Dieser Raum enthält 115.000 Reissorten. Jeweils rund ein halbes Kilogramm."
Im Kühllager stehen dicht gedrängt Metallregale mit Schubladen. Darin liegen, nach Sorten geordnet, kleine vorgepackte Samentüten aus Aluminium. Alles ist systematisch beschriftet. Ruaraidh Hamilton öffnet eine Schublade und zieht eins der Päckchen heraus.
"Das ist eine zehn Gramm schwere Samenprobe, die schon 1992 hier produziert wurde. Die Samen sind also 20 Jahre alt. Aber sie keimen noch ohne Probleme."
Zehn Gramm, das macht im Durchschnitt rund 400 Reiskörner. Das ist mehr als genug, um damit eine neue Sorte zu züchten. Und das soll auch in 100 Jahren noch möglich sein. Von den Reispflanzen der Gattung Oryza gibt es 23 Arten. Nur zwei davon sind Kulturformen, namentlich die aus Asien stammende Oryza sativa und die afrikanische Reisart Oryza glaberrima. Alle weiteren 21 Arten gelten als Wildformen. Für die moderne Züchtung sind sie besonders interessant, weil sie eine enorme genetische Vielfalt bieten. In einer Eigenschaft allerdings sind sich alle Sorten gleich. Aufgrund der Form, wie sie bei der Photosynthese aus Kohlendioxid Kohlenhydrate aufbauen, gelten sie als C3-Pflanzen. Damit unterscheidet sich Reis von anderen tropischen Gräsern wie Mais, Zuckerrohr oder Hirse, die einen C4-Stoffwechsel haben. Bei hohen Temperaturen und Wassermangel erreichen C4-Pflanzen eine um 50 Prozent höhere Photosyntheseleistung. Reis als C3-Pflanze ist da gerade mit Blick auf den Klimawandel im Nachteil. Sorten mit einem C4-Stoffwechsel wären der Traum der Reis-Züchter. Damit ließen sich die Erträge auf einen Schlag erheblich steigern. Doch um das zu erreichen, müsste man die Pflanzen regelrecht umbauen.
"Das ist etwas Radikales. Wenn man sich das einmal vorstellt: Man kann nicht einfach Mais in Reis oder Reis in Mais umwandeln. Diese Idee ist so radikal, dass man lange Zeit nicht einmal daran gedacht hat."
2008 haben die Forscher dann doch damit begonnen, die Idee in die Tat umzusetzen. Die Pflanzenphysiologin Jacquie Dionora koordiniert das C4-Projekt am IRRI. Es geht darum zu entschlüsseln, wie im Laufe der natürlichen Evolution andere C3-Pflanzen zu C4-Pflanzen geworden sind. Ziel ist es, diesen Prozess bei Reis künstlich zu beschleunigen.
"Die Entwicklung von C3 nach C4 ist schon mehr als 50 Mal in unterschiedlichen Familien im Pflanzenreich geschehen, ganz unabhängig voneinander. Deshalb glauben wir, dass die Natur diesen Schritt auch bei Reis eines Tages vollziehen würde. Aber wir wollten nicht warten."
Das C4-Projekt ist aktuell das größte und ambitionierteste Einzelprojekt des IRRI. Finanziert wird es maßgeblich von der Bill und Melinda Gates Stiftung. Allein in Los Baños gehören 70 Mitarbeiter zum Team von Jacquie Dionora. Doch die Anstrengungen sind global: Die Crème de la Crème der Photosyntheseforschung hat sich zum sogenannten C4-Consortium zusammengeschlossen. Mehr als 20 renommierte Biologen aus den USA, Kanada, Großbritannien, Deutschland, Taiwan, China und Australien sind daran beteiligt.
"Wir haben sehr sehr große Hoffnungen. Allein schon, weil wir wissen, dass, wie gesagt, die Natur den Schritt von C3 zu C4 schon vollzogen hat. Wir planen, in 20 bis 25 Jahren kommerzielle C4-Reissorten zu haben. Und damit meine ich: Die Bauern bauen diesen Reis dann auf ihren Feldern schon an. Die nötigen Gene zu finden, wird angesichts dessen, was wir heute schon wissen, nicht so lange dauern."
Noch steckt das C4-Projekt mitten in der Grundlagenforschung. Nach vier Jahren können die Forscher aber erste Erfolge vorweisen. In Mais- und Hirsepflanzen identifizierten sie mehrere Gene, die das Räderwerk des C4-Stoffwechsels antreiben. Auch bei Reis wurden sie fündig.
"So I like you to meet Abi. Abi is working in the microscopy group."
Jacquie Dionora führt ins Mikroskopielabor. Dort arbeitet Abigail Elmido. Sie erforscht den Blattaufbau von Reispflanzen. Im Vergleich zu C4-Pflanzen liegen die Blattadern bei C3-Pflanzen wie Reis weiter auseinander. Doch es gibt Ausnahmen. Die philippinische Biologin zeigt das am Beispiel einer Wildreisprobe unterm Mikroskop.
"Wir stellen dünne Querschnitte der Blätter her. So können wir im Detail erkennen, ob die Dichte der Blattadern und die Zellstrukturen verändert sind."
Abigail Elmido wechselt das Objektiv am Mikroskop und stellt eine stärkere Vergrößerung ein. Auf dem Bild werden jetzt Details wie die kreisrunden Leitbündel des Blattes sichtbar, umgeben von einem Kranz aus eckigen Bündelscheidezellen. In den Zellen sind grüne Punkte zu erkennen.
"Wir sehen hier die Reste von Chloroplasten in den Bündelscheidezellen. Wir haben auch engere Blattaderabstände, aber das Besondere sind die Chloroplasten."
Für das C4-Projekt könnte diese Entdeckung vielleicht ein wichtiger Baustein sein. Chloroplasten sind die Zellorganellen, in denen die Photosynthese stattfindet. Normalerweise sind in Reis an dieser Stelle keine Chloroplasten zu finden, bei C4-Pflanzen aber schon. Jacquie Dionora:
"So etwas zu finden ist sehr interessant. Wir wollen ja beim Reis Zellstrukturen wie bei C4-Pflanzen haben. Jetzt stellen sich neue Fragen: Warum sind die Chloroplasten da? Was hat dieser Pflanze signalisiert, sie in ihre Bündelscheidezellen zu packen?"
Eins ist mittlerweile geklärt: Auch die Reisart mit dem ungewöhnlichen Blattaufbau besitzt chemisch gesehen keinen funktionsfähigen C4-Stoffwechsel. Dionora:
"Vielleicht sind die Gene ja in den Pflanzen vorhanden. Man müsste sie nur aktivieren. Wir denken gerne, dass die Zutaten schon da sind. Dann geht es nur noch um die Frage, wie man sie zusammen bringt."
Noch steckt dahinter viel Wunschdenken. Denn den Forschern ist auch bewusst: Um das Projekt C4-Reis zum Erfolg zu bringen, führt möglicherweise kein Weg an der Gentechnik vorbei. Jaquie Dionora führt ins Gelände. Etwas versteckt hinter Lagerhallen stehen mehrere Gewächshäuser für gentechnisch veränderte Pflanzen. Die Seitenwände und Dächer sind mit stabilen Eisengittern gesichert.
"This area is the transgenic area."
Wer in die Gewächshäuser hinein will, muss eine elektronisch gesicherte Schleuse passieren. Die zweite Tür öffnet erst, wenn die erste wieder geschlossen ist. Im Gewächshaus stehen mehrere Tausend Reispflanzen in Plastiktöpfen. Es sind unterschiedliche Sorten. In ihrem Erbgut tragen sie jeweils ein fremdes Gen aus Mais. Forscher in Großbritannien haben in den vergangenen Jahren aus Maispflanzen einige der Gene isoliert, die den C4-Stoffwechsel antreiben. Jetzt wird am IRRI die Wirkung dieser Gene in Reis getestet. Die Pflanzen sehen noch immer aus wie gewöhnlicher Reis – wenn auch viele etwas kümmerlich wachsen.
"Die Pflanzen sind häufig nicht gerade gesund. Sie sind krank. Der Grund dafür ist, dass die Gene, die wir einbauen, eine Funktion haben. Aber solange der C4-Zyklus noch nicht komplett ist, wirkt diese Funktion negativ."
Der Brite Robert Coe betreut die Experimente mit den transgenen C4-Reispflanzen. Er sucht jene Exemplare, die mit den neuen Genen am besten zurecht kommen. Als nächstes wird er diese Pflanzen untereinander kreuzen und von den Nachkommen wieder die besten auswählen. So sollen nach und nach Pflanzen entstehen, die immer mehr Gene des C4-Stoffwechsels aus Mais enthalten.
"Momentan arbeiten wir mit insgesamt elf Genen. Wir hoffen, dass wir in den nächsten zwei Jahren alle elf Gene zusammen in eine Pflanze bekommen werden. Dann könnten wir einen einfachen C4-Stoffwechsel im Reis haben. Ob dieser Reis schon den höheren Ertrag erzielt, den wir letztendlich wollen, darüber lässt sich streiten. Wir wissen einfach noch nicht, was daraus wird. Das hat ja noch niemand zuvor gemacht."
Die gesamte Vision C4-Reis steckt voller unbekannter Hürden und Risiken. Selbst wenn es den Forschern gelingen sollte, mit oder ohne Gentechnik den erhofften Superreis zu erschaffen, steht eine Frage im Raum: Wird die Gesellschaft bereit sein, Pflanzen als Nahrung akzeptieren, bei denen der Mensch so extrem in den Lauf der Natur eingegriffen hat? Auch ohne C4-Reis steht der Reisanbau vor großen Veränderungen. Immer weniger junge Asiaten sind bereit, die anstrengende Arbeit auf den Reisfeldern zu verrichten. Sie suchen lieber Arbeit in den Städten. In Thailand beispielsweise ist das Durchschnittsalter der Reisbauern seit 1985 von 31 auf heute 42 Jahre angestiegen. Vielerorts ist es schon schwierig geworden, genügend Erntehelfer zu finden. Ein Strukturwandel ist unumgänglich: weniger Bauern, größere Felder, mehr Mechanisierung, neue Bewässerungs- und Ernteverfahren sind gefragt. Und vielleicht sogar die Abkehr vom Reisanbau in seiner traditionellen Form. Der Australier Leigh Vial bahnt sich einen Weg durch die Reihen eines Maisfeldes. Auf der Forschungsfarm des IRRI steht der Mais mehr als zwei Meter hoch und ist bald reif für die Ernte.
"Man könnte sich fragen, was in aller Welt macht Mais in einem Reisforschungsinstitut? Aber in der Welt des Reisanbaus geht es mehr und mehr darum, im Wechsel der Jahreszeiten neben Reis auch andere Nahrungspflanzen anzubauen. Auf diesem Teil der Forschungsfarm suchen wir nach Lösungen für die dabei auftretenden, neuen Probleme. Es geht um das Management von Boden, Bewässerung und Drainage. Es geht um Fragen der Mechanisierung, welche Maschinen gebraucht werden und warum."
Augenfälligstes Symbol dieser Entwicklung ist eine riesige Kreiselberegnungsanlage, die über dem Acker thront. Das Wasser liefert ein Gestänge mit einer Spannweite von 150 Metern. Schrittweise fährt es auf großen Rädern langsam um die zentrale Pumpstation herum und benetzt die Pflanzen mit dem Nass. Auch Reispflanzen können auf diese Weise sparsam bewässert werden. Das bringt neue Probleme. Vial:
"Reispflanzen, und das gilt vor allem für die Hochleistungssorten, sind daran angepasst, auf gefluteten Feldern zu wachsen. Selbst bei den neuen Sorten, die jetzt speziell für den Trockenreisanbau gezüchtet werden, gibt es Ertragseinbußen."
Der neue Trockenreis liefert bisher 20 bis 30 Prozent weniger Ertrag. Das gilt es erst einmal wieder aufzuholen. Daneben kämpfen die Züchter mit weiteren negativen Tendenzen: Die verfügbare Fläche für den Reisanbau in Asien sinkt. Städte überwuchern frühere Reisfelder, flache Flussdeltas versinken im Meer, in manchen trockenen Regionen Indiens wird Bewässerungsanbau unmöglich, weil die Grundwasservorräte erschöpft sind. Angesichts solcher Aussichten stellt sich die Frage, ob nicht mancher Experte am IRRI etwas zu optimistisch in die Zukunft schaut. Leigh Vial, der Praktiker, der auf einer Reisfarm in Australien aufgewachsen ist, hat seine eigene Sicht der Dinge.
"Ich denke, dass es für die Forschung immer schwieriger wird, angesichts der wachsenden Weltbevölkerung die passenden Lösungen zu finden. Jede Innovation, um die zusätzliche Bevölkerung zu ernähren, hat auch ihre Schattenseiten. Ich glaube, dass diese Nachteile mit der Zeit mehr und mehr werden, während der Wissenschaft immer weniger bleibt, was sie dagegen tun kann. Dennoch: Wären die Forscher nicht optimistisch, würden sie und sollten sie nicht hier sein."
Hinweis: Dies ist der letzte Teil einer fünfteiligen Serie über die zukünftige Ernährung der Menschheit. Weitere Informationen finden Sie auf unserer Übersichtsseite.