Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME
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Dr. Greta Nölke
Abteilungsleiterin »Photosynthese und Biohybrid-Systeme«
Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME
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Pressemitteilung 11.06.2026
Forscher des Fraunhofer-Instituts IME haben gezeigt, dass ein einziges Protein aus Grünalgen die Photosynthese, die Nährstoffverwertungseffizienz und die Biomasseproduktion in Pflanzen deutlich verbessern kann. Die Ergebnisse weisen auf einen vielversprechenden neuen Ansatz für die Entwicklung produktiverer und ressourceneffizienterer Nutzpflanzen hin.
Die Photosynthese ist die Grundlage für das Pflanzenwachstum und die landwirtschaftliche Produktivität. Die Steigerung der Effizienz, mit der Pflanzen Kohlendioxid aufnehmen und verwerten, gilt daher als eine der wichtigsten Strategien, um den künftigen Bedarf an Nahrungsmitteln und Biomasse zu decken und gleichzeitig den Ressourceneinsatz zu reduzieren.
In der neuen Studie übertrug das Forschungsteam ein »Limiting CO2-Inducible Protein B« (LCIB) aus der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii in Tabakpflanzen. LCIB ist Teil eines natürlichen Mechanismus zur Kohlenstoffkonzentration, der den Algen hilft, Kohlendioxid während der Photosynthese effizienter zu nutzen. Die gentechnisch veränderten Pflanzen zeigten eine verbesserte Photosyntheseleistung, reicherten mehr kohlenstoffreiche Verbindungen an und produzierten deutlich mehr Biomasse als nicht gentechnisch veränderte Pflanzen. Am Ende der Vegetationsperiode war die Biomasse um bis zu 19 Prozent (Frischgewicht) und 15 Prozent (Trockengewicht) gestiegen. Besonders bemerkenswert waren die positiven Effekte unter stickstoffbegrenzten Bedingungen, unter denen die gentechnisch veränderten Pflanzen ein stärkeres Wachstum aufwiesen, bis zu 79 Prozent mehr Sprossbiomasse und 61 Prozent mehr Wurzelbiomasse produzierten und die verfügbaren Nährstoffe effizienter nutzten.
»Was diese Ergebnisse besonders spannend macht, ist, dass wir allein durch den Einsatz einer einzigen Komponente des Mechanismus zur Kohlenstoffkonzentration bei Algen erhebliche Verbesserungen bei der Photosynthese und beim Pflanzenwachstum erzielen konnten«, sagt Dr. Greta Nölke, Hauptautorin der Studie. »Dies deutet darauf hin, dass sich die Ertragsleistung von Nutzpflanzen durch vergleichsweise einfache gentechnische Ansätze deutlich steigern lässt, ohne dass ein gesamtes Algensystem in Pflanzen übertragen werden muss.«
Diese Ergebnisse sind besonders bemerkenswert, da sich viele bisherige Ansätze auf den Transfer ganzer Kohlenstoffkonzentrationssysteme konzentriert haben, an denen zahlreiche Gene und komplexe zelluläre Strukturen beteiligt sind. Im Gegensatz dazu reichte bereits das LCIB allein aus, um messbare Verbesserungen bei der Photosyntheseleistung, der Kohlenstoffassimilation und dem Pflanzenwachstum zu erzielen.
Die Arbeit liefert neue Erkenntnisse darüber, wie sich in Algen entwickelte Mechanismen zur Steigerung der Ernteerträge nutzen lassen. Langfristiges Ziel ist es, solche Ansätze auf wichtige Kulturpflanzenarten zu übertragen, bei denen bereits moderate Verbesserungen der Photosyntheseeffizienz zu erheblichen Ertragssteigerungen und einer effizienteren Ressourcennutzung führen können.
»Diese Erkenntnisse tragen zur Entwicklung von Pflanzensorten der nächsten Generation bei, die sich durch eine höhere Produktivität und eine effizientere Nährstoffverwertung auszeichnen«, erklärt Prof. Dr. Stefan Schillberg, Institutsleiter des Fraunhofer IME. »Sie stellen einen wichtigen Schritt hin zu nachhaltigeren und ressourceneffizienteren Agrarsystemen dar.«
