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Pflanzen sind von Natur aus an das Gedeihen in anspruchsvollen Umgebungen angepasst. Natürliche, spontane Mutationen erzeugen neue Eigenschaften wie Trockenheitstoleranz und Krankheitsresistenz, die der Pflanze zum Gedeihen verhelfen können. Aber das Klima auf der Erde verändert sich schneller, als sich Pflanzen normalerweise entwickeln können, was bedeutet, dass viele der Pflanzen, auf die wir als Nahrung angewiesen sind, gefährdet sind.
Landwirtschaft Sehr anfällig für die Auswirkungen sich ändernder klimatischer Bedingungen Trotz Temperaturschwankungen kann es zu Niederschlags- und Frostmustern kommen Verlängern Sie die Vegetationsperiode oder Es gelang ihm, verschiedene Feldfrüchte anzubauenDer Klimawandel stellt auch die Landwirtschaft vor große Herausforderungen.
Jetzt wenden sich Wissenschaftler den Weiten des Weltraums zu, um nach Lösungen zu suchen.
Im Jahr 2022 werden die gemeinsamen Labore der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEA) und der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) Schicken Sie Samen auf eine Reise zur Internationalen Raumstation (ISS). Das Ziel: genetische Mutationen in Saatgut zu induzieren, indem es kosmischer Strahlung und Mikrogravitation ausgesetzt wird, was dazu beitragen könnte, widerstandsfähige Nutzpflanzen zu entwickeln, die angesichts der eskalierenden Klimakrise gedeihen können.
Samen eines Getreidekorns namens Sorghum und einer Kresseart namens Arabidopsis verbrachten mehrere Monate auf der Internationalen Raumstation, bevor sie im April zur Analyse zur Erde zurückgebracht wurden. Der Test beginnt nun damit, die bevorzugten Merkmale in den transgenen Samen zu identifizieren.
Wissenschaftler sind in der Lage, mithilfe von Gammastrahlen und Röntgenstrahlen künstlich Pflanzenmutationen auf der Erde hervorzurufen, erklärt Shobha Sivasankar, Leiterin der Abteilung Pflanzenzüchtung und Genetik am Joint FAO/IAEA Center for Nuclear Techniques in Food and Agriculture.
Allerdings kann die Weltraumumgebung, die ein breiteres Strahlungsspektrum und zusätzliche Extreme wie Mikrogravitation und Temperaturschwankungen bietet, genetische Veränderungen hervorrufen, die sich von denen unterscheiden, die normalerweise bei terrestrischen Strahlungsquellen beobachtet werden, oder die viel schneller induziert werden.
„Im Weltraum wäre der Stress, den ein Organismus erfahren würde, auf höchstem Niveau und übersteigt alles, was wir tatsächlich auf der Erde simulieren können“, erklärt Sivasankar. Sie fügt hinzu, dass die Strahlung außerhalb der Internationalen Raumstation „mehr als hundertmal höher“ sein könnte als die potenzielle natürliche Strahlung auf der Erde.
Laffan/Internationale Atomenergiebehörde
Shoba Sivasankar untersucht Sorghumsamen, die etwa fünf Monate auf der Internationalen Raumstation verbracht haben.
Durch die selektive Züchtung von Pflanzen, die aus mutierten Samen gezüchtet wurden, hoffen Sivasankar und ihr Team, neue Nutzpflanzensorten zu schaffen.
„Erstens verbessern wir die Ernteerträge und die Produktivität von Nutzpflanzen wie Getreide, Hülsenfrüchten, Wurzeln und Knollen – zum Beispiel Maniok und Süßkartoffeln“, sagt sie. „Und dann gibt es noch den Widerstand gegen den Klimawandel – zum Beispiel den Widerstand gegen ein erhöhtes Krankheitsaufkommen, die Toleranz gegenüber Klimaphänomenen wie Dürre oder höheren Temperaturen und einen erhöhten Salzgehalt des Bodens aufgrund des Eindringens von Salzlösung oder Bewässerung und Verdunstung.“
Seit Jahrzehnten schicken Wissenschaftler Samen in den Weltraum. Seitdem nutzt China Weltraumstrahlung, um genetische Mutationen in Nutzpflanzen hervorzurufen achtziger Jahre, Die Einwirkung kosmischer Strahlung auf die Samen mithilfe von Satelliten und Luftballons trug dazu bei, riesige Gemüsepaprika zu produzieren.S und Verbesserungen In Weizen und Reis.
Es gibt viele verschiedene Arten von Samen an Bord der Internationalen Raumstationwährend Forscher der Michigan State University (MSU) derzeit mit der Züchtung von Samen experimentieren, die im Rahmen von auf eine Reise um den Mond geschickt wurden NASA Artemis Programm.
Wissenschaftler der MSU erforschen Einfluss außerirdischer Bedingungen auf pflanzliche Aminosäuren – den Baustein von Proteinen – Bewerten Sie die Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum und die Pflanzenentwicklung. Die Forschung kann Einblicke in die Anpassungsfähigkeit von Pflanzen in extremen Umgebungen liefern und uns beim Verständnis helfen Wie Pflanzen für langfristige Weltraummissionen außerhalb der Erde angebaut werden können.
Auch der Privatsektor interessierte sich für die Auswirkungen der Raumfahrt auf Pflanzensamen. In den Vereinigten Arabischen Emiraten hat StarLab Oasis, ein in Abu Dhabi ansässiges Startup, Pläne angekündigt, Quinoa-Samen in den Weltraum zu schicken, in der Hoffnung, das genetische Potenzial einer Pflanze zu steigern, deren Nährwert und Anpassungsfähigkeit in trockenen Regionen vielversprechend sind.
Nanoracks/Starlab Oasis
StarLab Oasis plant, Samen auf externen Docking-Pads von Raumstationen zu säen, wie hier im Rendering gezeigt
Das Senden von Saatgut in den Weltraum wird zur „Nachhaltigkeit, zum Klimawandel und zur Ernährungssicherheit auf der Erde“ beitragen, so Allen Herbert, Mitbegründer von StarLab Oasis er sagte CNN im Jahr 2022. „Der Weltraum ist ein Ort, an dem es endliche Ressourcen, endliche Energie und endlichen Raum gibt. Es ist der perfekte Ort, um Forschung zu betreiben, und die gleiche Technologie kann auf die Erde zurückgebracht werden.“
Es ist die gleiche Hoffnung auf terrestrische Landwirtschaftslösungen, die Sivasankar antreibt, und die IAEA sagt, dass vorläufige Ergebnisse ihrer Forschung noch in diesem Jahr verfügbar sein könnten.
„Ich bin zuversichtlich, was die Zukunft der Ernährungssicherheit angeht, denn die Technologie rückt in den Vordergrund“, sagt sie. „Aber bei der Ernährungssicherheit geht es nicht nur um Genetik – wir brauchen einen Mix aller Technologien, und alle müssen zusammenkommen und zusammenarbeiten.“
