Konservierung von Pflanzenkeimplasma: Eine „Arche Noah“ für Lebensmittel in Taiwan

Der Film „The Day After Tomorrow“ schildert zahlreiche Katastrophen, die auf Klimaanomalien aufgrund der globalen Erwärmung zurückzuführen sind. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des Films gab es Debatten darüber, ob dies passieren könnte oder nicht, aber heute glaubt die wissenschaftliche Gemeinschaft, dass auf lange Sicht die Möglichkeit einer globalen Katastrophe real ist. Doch noch bevor solche Szenarien eintreten, bedrohen steigende Temperaturen das Wachstum von Nahrungspflanzen, und Länder auf der ganzen Welt richten Keimplasmabanken ein, um die Lebensmittel, die wir auf unseren Esstischen finden, zu konservieren.

Taiwans National Plant Genetic Resources Center lagert Keimplasma einheimischer Nutzpflanzen, darunter Rohreis, Hirse und andere Getreidesorten. Das Zentrum züchtet außerdem selektiv Obstbaumsorten aus gemäßigten Zonen und hat sie erfolgreich in den Ebenen Taiwans angebaut. Es besteht die Hoffnung, dass Taiwan in Zukunft das südlichste Zentrum für die Erhaltung des Keimplasmas von Obstbäumen in gemäßigten Zonen werden kann.

Mittlerweile ist das Weltgemüsezentrum im Bezirk Shanhua in Tainan eine „Arche Noah“ an Gemüse für den Planeten und bewahrt die weltweit größte öffentliche Sammlung pflanzlichen Keimplasmas auf. Institutionen wie diese haben Taiwan zu einer Bastion der Generhaltung für Lebensmittel gemacht, die widrigen Bedingungen standhalten.

Die im Jahr 2022 im Sechsten Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen der Vereinten Nationen veröffentlichten Daten deuten darauf hin, dass sich der Anstieg der globalen Temperatur beschleunigt. Experten und Wissenschaftler warnen davor, dass die globale Erwärmung zu extremen Wetterereignissen und zu mehr Naturkatastrophen wie Hitzewellen, Überschwemmungen und Kälteeinbrüchen sowie größeren Schäden durch Schädlinge und Krankheiten führen wird, wodurch das Wachstum landwirtschaftlicher Nutzpflanzen beeinträchtigt und möglicherweise zu Nahrungsmittelknappheit führen wird Lieferungen.

Warren HJ Kuo, emeritierter Professor in der Abteilung für Agronomie der National Taiwan University, sagt, dass zu diesem Zeitpunkt die Lebensmittelpreise steigen werden und ein Bedarf an Pflanzensorten besteht, die an die neue Umgebung angepasst sind. Diese neuen Sorten werden selektiv aus Materialien gezüchtet, die in Keimplasmabanken vorhanden sind.

Kuo sagt, dass Landwirte seit 10.000 Jahren Samen für die spätere Verwendung beiseite legen. Landwirte haben schon immer Samen der leistungsstärksten Pflanzen als Grundlage für die Züchtung neuer Pflanzen ausgewählt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Sorten, die genetisch vielfältig sind, weisen die verbesserten Sorten, die von kommerziellen Saatgutunternehmen und Baumschulen angeboten werden, jedoch einen hohen Grad an „Reinheit“ auf und weisen nur geringe Unterschiede zwischen den Samen auf, sodass die Nutzpflanzen bei dramatischen Umweltveränderungen möglicherweise nicht in der Lage sind, dies zu tun sich an die neuen Umstände anpassen.

Dennoch haben die meisten Landwirte im Zeitalter der Profitmaximierung die Verwendung ihres eigenen lokalen Saatguts aufgegeben und sich stattdessen für den Anbau kommerziell gezüchteter Sorten entschieden und damit die Möglichkeit verloren, Saatgut mit neuartigen genetischen Eigenschaften auszuwählen und zu konservieren. Dieses Problem ist im Kontext des globalen Klimawandels noch schwieriger.

Eine „Arche Noah“ für Nutzpflanzen

Bereits in den 1970er Jahren stellten viele Agrarexperten fest, dass die Verbreitung kommerzieller Pflanzensorten zu einem Verlust genetischer Ressourcen führte. Sie plädierten für die Einrichtung von Keimplasmabanken, um das Saatgut von Sorten zu konservieren, deren Anbau die Landwirte aufgegeben haben, damit diese im Falle größerer Katastrophen die benötigten Nahrungsquellen für den Wiederaufbau nach der Katastrophe bereitstellen könnten.

Daten aus der akademischen Gemeinschaft zeigen, dass es weltweit rund 1.750 Keimplasmabanken gibt. Norwegens Svalbard Global Seed Vault, bekannt als „Doomsday Vault“, lagert Samen von Getreide und anderen Nutzpflanzen aus der ganzen Welt. In Taiwan nahm das Weltgemüsezentrum (WorldVeg) im Bezirk Shanhua, Tainan, 1973 seinen Betrieb auf und verfügt über die größte Sammlung an Gemüsesorten, die von allen gemeinnützigen Organisationen weltweit gehalten wird.

Im Jahr 1993 gründete Taiwan außerdem das National Plant Genetic Resources Center (NPGRC) im Bezirk Wufeng, Taichung, um taiwanesische Nutzpflanzen, darunter Rohreis und andere Getreide- und Grundnahrungsmittel, zu erhalten. Beide in Taiwan ansässigen Institutionen haben im Rahmen der Erhaltung der essbaren Pflanzenarten der Welt Duplikate ihres Keimplasmas im Svalbard Global Seed Vault hinterlegt.

Das National Plant Genetic Resources Center in Wufeng in Taichung lagert „Samen der Hoffnung“ für taiwanesische Nutzpflanzensorten. (Kent Chuang)

Erhaltung von Obstbäumen in gemäßigten Zonen

In Taiwan mit seinem Überfluss an landwirtschaftlichen Produkten und Meeresfrüchten ist es für die Menschen schwer vorstellbar, dass Lebensmittel von ihren Esstischen verschwinden, aber dennoch herrscht eine anhaltende Lebensmittelkrise.

„Taiwan ist für 70 % seiner Nahrungspflanzen auf Importe angewiesen und verfügt über einen recht geringen Selbstversorgungsgrad.“ Warren Kuo weist darauf hin, dass Bauern in Taiwan früher Saubohnen (auch bekannt als Ackerbohnen), gesprenkelte Kidneybohnen und Mungobohnen angebaut haben, doch diese werden heute nicht mehr in großem Umfang angebaut, und die Mungobohnen, die wir im Sommer gerne essen, werden aus Indonesien importiert Myanmar.

Nach der Zerstörung durch den Taifun Morakot im Jahr 2009 stellten viele indigene Gemeinschaften den Anbau von Hirse ein und es wurde unmöglich, Samen ihrer ursprünglichen lokalen Sorten zu finden. Glücklicherweise hatte das US-amerikanische National Plant Germplasm System 96 Hirsesorten taiwanesischer Ureinwohner erhalten, und durch den Import von Saatgut aus den USA konnte Hirse in diesen Gebieten wieder angebaut werden.

Das NPGRC ist Teil des Taiwan Agricultural Research Institute (TARI) des Council of Agriculture. Seine Aufgabe besteht darin, das Keimplasma taiwanesischer Feldfrüchte zu bewahren, um „Samen der Hoffnung“ zu schaffen und die Wiederaufnahme des Anbaus dieser Feldfrüchte nach Katastrophen zu ermöglichen.

Als wir Ende März das NPGRC besuchten, sahen wir Arbeiter, die Grubber bedienten, um den Boden mehrerer Reisfelder vorzubereiten, wo sie Reissämlinge für Feldversuche verpflanzen werden.

Das klonale Keimplasma-Depot des Zentrums, das zwei Kilometer vom Saatgutlager entfernt liegt, wird auch für den Versuchsanbau verschiedener Hirsesorten sowie von Pfirsich-, japanischen Aprikosen- und Kirschbäumen genutzt, die einen geringen Kühlbedarf (die Anzahl der Stunden) haben bei niedrigen Temperaturen, die zur Auslösung der Winterruhe erforderlich sind).

„In den Augen der meisten Menschen müssen japanische Aprikosenbäume in den Bergen angebaut werden, aber die Höhe hier in Wufeng liegt nur 89 Meter über dem Meeresspiegel, und dennoch blühen die meisten Bäume gut. Es gibt einen Baum, der nicht so geblüht hat.“ weit entfernt, was darauf hindeutet, dass der Winter hier nicht kalt genug dafür ist und diese Sorte daher für den Tieflandanbau ungeeignet ist. Huang Chun-che, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der TARI-Abteilung für Pflanzenkeimplasma, führt uns durch die Felder und Obstgärten des Endlagers und erklärt, wie er und seine Kollegen die Eignung von Pflanzensorten für bestimmte geografische und klimatische Bedingungen beurteilen.

In einem anderen Gebiet gibt es Pfirsich- und Nektarinenbäume mit geringem Kühlbedarf. Er zeigt auf einen der Bäume und erklärt: „Dieser hat kaum Knospen gebildet, was zeigt, dass die Bedingungen in diesem Jahr nicht die richtigen dafür waren. Wir werden aber trotzdem die Stecklinge zurück ins Labor bringen, um sie in Tieftemperaturexperimenten zu bestimmen.“ seine thermische Toleranz“, sagt Huang. In einem anderen Gebiet werden aus Florida importierte Pfirsichsorten angebaut. Sie haben sich gut an die Bedingungen in Taiwan angepasst.

Taiwans Besonderheiten

Der leitende Agronom Chen Shu, Direktor der Abteilung für Pflanzenkeimplasma, stellt fest, dass Taiwan sich über den Wendekreis des Krebses erstreckt und sich damit sowohl in der tropischen als auch in der subtropischen Zone befindet. So können hier nicht nur tropische Obstbäume angebaut werden, sondern auch Obstbäume aus gemäßigten Zonen werden erfolgreich angebaut, wodurch Taiwan über ein umfassendes Sortiment an Obstbaumsorten verfügt. Sie sagt zuversichtlich: „In Zukunft können wir das südlichste Zentrum für die Erhaltung des Keimplasmas von Obstbäumen in gemäßigten Zonen werden.“

Nach Chens Einschätzung stehen die in Taiwan angebauten Pflanzen vor den doppelten Herausforderungen hoher Temperaturen und knapper Wasserressourcen. Wenn die Wasserversorgung für die Bewässerung unzuverlässig ist, gerät die Produktion von Rohreis, für den große Mengen Wasser benötigt werden, in eine Krise. Ziel der selektiven Züchtung ist daher die Entwicklung von Nutzpflanzen, die resistent gegen Dürre, Krankheiten und Schädlinge sind.

Das NPGRC sammelt Taiwans Hochland-Trockenreis und wilden Rohreis, der schlecht schmeckt, was bedeutet, dass Landwirte ihn wahrscheinlich nicht weiter anbauen werden, bei dem es sich jedoch um einheimische Sorten handelt, die resistent gegen Schädlinge und Krankheiten sind und sowohl Dürre als auch Überschwemmungen überstehen können. „Sie haben viele wertvolle Eigenschaften, und durch wiederholte Kreuzung und Selektion besteht die Chance, dass wir neues Keimplasma produzieren können, das an die Umgebungen der Zukunft angepasst werden kann.“

Derzeit konserviert das NPGRC erfolgreich über 10.000 taiwanesische Rohreissorten, darunter den südlichsten Japonica-Reis der Welt, Flachs (eine von taiwanesischen Bauern aufgegebene Kulturpflanze) und mehr als 100 Hirsesorten (ein wesentliches Element der Kultur Taiwans). indigenen Völkern).

Rohreis-Keimplasma wird auch an andere Länder zum Anbau geliefert; Beispielsweise stammt das genetische Material für viele in Indien angebaute Rohreissorten aus Taiwan. Taiwan hat außerdem Keimplasma von Rohreis zur Shuttle-Züchtung an das International Rice Research Institute auf den Philippinen geschickt.

Das NPGRC-Gebäude, ein zweistöckiges, mit Marmor verkleidetes Gebäude, lagert Keimplasma für mehr als 100.000 Sorten Getreide, Gemüse und andere Nutzpflanzen in kurz-, mittel- und langfristiger Lagerung.

Das starke Erdbeben, das Taiwan am 21. September 1999 erschütterte, richtete großen Schaden im Bezirk Wufeng an, aber Chen Shu sagt, dass nur ein einziges Lagerregal in der Genbank verbogen sei und „kein einziger Samen verloren gegangen sei“.

Weltgemüsezentrum

Das World Gemüse Center (WorldVeg), 1971 als Asiatisches Forschungs- und Entwicklungszentrum für Gemüse gegründet und 2008 umbenannt, ist eine internationale landwirtschaftliche Forschungseinrichtung, die über die umfassendste Sammlung von Keimplasma von Gemüsepflanzen weltweit verfügt. WorldVeg weist darauf hin, dass der Standort in Taiwan liegt, da sich die Insel sowohl über tropische als auch subtropische Zonen erstreckt und über eine große Artenvielfalt sowie fortschrittliche landwirtschaftliche Technologie verfügt, wobei die Chiayi-Tainan-Ebene besonders für die Landwirtschaft geeignet ist. Forscher sammeln Keimplasma aus der ganzen Welt und hinterlegen es in der Genbank, die das Herzstück der Geschäftstätigkeit von WorldVeg darstellt.

Als wir am 116 Hektar großen WorldVeg-Gelände ankommen, liegt ein Teil des weiten Ackerlandes vor dem Haupttor brach, während ein Teil mit Gemüse wie Tomaten, Auberginen und Hyazinthenbohnen bepflanzt ist. Die bunte Vielfalt an Nutzpflanzen aus allen bewohnten Kontinenten der Welt erfreut das Auge.

Auf einer Freifläche vor dem Genbankgebäude trennen Mitarbeiter gerade die Samen verschiedener Auberginensorten vom Fruchtfleisch. Drinnen bereitet ein anderes Team Samen für die Lagerung vor.

Bis heute hat WorldVeg eine Sammlung von 65.000 Akzessionen von über 330 Pflanzenarten aus 157 Ländern zusammengestellt. Die Einrichtung stellt Forschungsinstituten und Einzelpersonen kostenlos Keimplasma zur Verfügung und hat über 700.000 Keimplasmaproben in mehr als 204 Länder und Gebiete auf der ganzen Welt verschickt. Ein großer Teil davon entfiel auf Tomaten, Mungobohnen und Chilischoten, wobei Tomaten ein Drittel aller Proben ausmachten. Die Hälfte aller in Tansania angebauten Tomaten kann ihren Ursprung auf WorldVeg zurückführen.

Tomaten, Mungobohnen und Chilischoten

Chan Yan-kuang, leitender Forschungsassistent für genetische Ressourcen und Saatgut bei WorldVeg, sagt, dass die Tomate eines der am häufigsten konsumierten Gemüsesorten der Welt sei. Bei den einheimischen Tomaten Tansanias kam es leider zu hohen Verlusten während des Transports von den Produktionsgebieten zu den Verbrauchermärkten, weshalb WorldVeg, das eine regionale Basis in Arusha, Tansania, hat, in Taiwan gezüchtete Tomaten zum Versuchsanbau in die Anlage überführte. Letztendlich wurden Sorten ausgewählt, die an die örtlichen Gegebenheiten angepasst waren, und ihre Verwendung wurde den Landwirten empfohlen. Heute ist Tansania nicht nur ein Selbstversorger mit Tomaten, sie sind auch zu einer wichtigen Einnahmequelle für die örtlichen Bauern geworden.

Ein weiteres Beispiel ist Bhut Jolokia, eine besonders scharfe Chilischote, die in Afrika beliebt ist. Die ursprünglichen Bhut-Jolokia-Sorten weisen eine geringe Krankheitsresistenz auf, daher haben die Züchter von WorldVeg sie selektiv mit krankheitsresistenten Chilis gekreuzt und eine Bhut-Jolokia-Sorte ausgewählt, die sowohl sehr scharf ist als auch eine gute genetische Resistenz gegen Krankheiten aufweist. Diese neue Sorte wurde zum Anbau nach Afrika zurückgebracht.

In den letzten Jahren hat die Agrartechnologie in Südostasien weit verbreitet eingesetzt, und lokale Sorten gehen schnell verloren. Im Jahr 2022 starteten WorldVeg und das Außenministerium die Taiwan-Südostasien-Gemüse-Keimplasma-Initiative, im Rahmen derer Keimplasma von 183 Pflanzenarten aus Süd- und Südostasien, das zuvor bei WorldVeg gesammelt und gelagert wurde, in ihren Herkunftsländern zur Herstellung rekultiviert wird Diese Ressource steht lokalen Pflanzenzüchtern zur Verfügung.

In einem von der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen veröffentlichten Bericht heißt es, dass die Artenvielfalt in Nahrungspflanzen im Jahrhundert von 1900 bis 2000 um 75 % zurückgegangen sei. Keimplasmabanken bieten durch den Sortenschutz eine „maßgeschneiderte Versicherung“ gegen Ernteausfälle und Nahrungsmittelkrisen. Wenn wir jedoch auf dieser Grundlage weiterhin das Ausmaß der Auswirkungen der globalen Erwärmung ignorieren, wird die Gefahr einer Katastrophe für die Menschheit kein Ende nehmen.