Ist es an der Zeit, mit dem Anlagenbau zu beginnen?

Eine Sonderausgabe der Zeitschrift PLOS Biology befasst sich mit der synthetischen Biologie und anderen Ansätzen zur Verbesserung der Klimaresistenz und des Kohlenstoffbindungspotenzials von Nutzpflanzen

Der Klimawandel beeinflusst die Arten von Pflanzenarten, die wir anbauen können, sowie die Art und Weise und den Ort, an dem wir dies tun können. Um die durch den Klimawandel und eine wachsende Bevölkerung verursachten landwirtschaftlichen Herausforderungen zu bewältigen, müssen wir die Pflanzenproduktion verbessern. Diese Perspektive von Branchenführern wie Catherine Feuillet fordert mehr und bessere öffentlich-private Partnerschaften, um Entdeckungen in der Pflanzenforschung zu beschleunigen.

Wie können wir unsere wachsende Bevölkerung angesichts des Klimawandels nachhaltig ernähren? Diese Perspektive von Megan Matthews argumentiert, dass wir den Klimawandel abmildern und die Nahrungsmittelproduktion steigern können, indem wir die Photosynthese so gestalten, dass sie die Kohlenstoffbindung erhöht.

Da sich der Klimawandel auf Wettermuster und Bodengesundheit auswirkt, könnte die landwirtschaftliche Produktivität erheblich sinken. Laut diesem Artikel von Jennifer Brophy kann die synthetische Biologie eingesetzt werden, um die Klimaresistenz von Pflanzen zu verbessern und die nächste Generation von Nutzpflanzen zu schaffen, wenn die Öffentlichkeit dies akzeptiert.

Das Mikrobiom von Ackerböden könnte manipuliert werden, um die Kohlenstoffbindung im Boden zu beschleunigen. Diese Perspektive von Noah Fierer schlägt vor, wie dies erreicht werden könnte, und skizziert die allgemeinen Schritte, die zur Entwicklung, Umsetzung und Validierung solcher mikrobenbasierten Strategien erforderlich sind.

Von allen Nutzpflanzenarten hat Reis das größte genetische Potenzial zur Anpassung an den Klimawandel, und Genbank-Zugriffe waren entscheidend für die Entwicklung verbesserter stresstoleranter Reissorten. Auf dieser Community-Seite von Kenneth McNally werden neue Tools und Ressourcen des International Rice Research Institute zur Beschleunigung der Identifizierung und des Einsatzes von Genen hervorgehoben, die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel verleihen.

Unser grundlegendes Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs in der Biosphäre ist nach wie vor qualitativ und unvollständig, sodass wir nicht in der Lage sind, wirksam neue Lösungen für den Klimawandel zu entwickeln. Wie können wir versuchen, das Unbekannte zu konstruieren? In diesem Aufsatz von Patrick Shih wird vorgeschlagen, dass der Hauptbeitrag der synthetischen Pflanzenbiologie zur Bewältigung des Klimawandels nicht in der Bereitstellung gewünschter Genotypen liegen wird, sondern darin, das prädiktive Verständnis zu ermöglichen, das für die Entwicklung von Zielgenotypen überhaupt erforderlich ist.

Kultivierte Arten weisen im Vergleich zu ihren nächsten wilden Verwandten eine geringere genetische Vielfalt auf. Die Erhaltung der reichhaltigen genetischen Ressourcen, die wildlebende Verwandte von Nutzpflanzen bieten, und gleichzeitig die Vermeidung schädlicher Varianten und schlecht angepasster genetischer Beiträge ist eine zentrale Herausforderung für die kontinuierliche Verbesserung von Nutzpflanzen. Dieser Aufsatz von Jeffrey Ross-Ibarra unterstützt die Verwendung traditioneller Sorten als Zwischenprodukt zwischen wilden Verwandten und modernen Sorten, um die genetische Vielfalt in Nutzpflanzen zu erhöhen.

Mit dem Klimawandel ändert sich auch die Beziehung zwischen Menschen und den Pflanzen, die wir als Nahrung, Medizin, Unterkunft, Treibstoff und Kleidung nutzen. Was, wie und wo wir Pflanzen anbauen, wird sich ändern, ebenso wie die potenziellen biotischen und abiotischen Belastungen, denen Kulturpflanzen ausgesetzt sind. In dieser Artikelsammlung werden Strategien untersucht, die Pflanzen dabei helfen, sich an ein sich veränderndes Klima anzupassen, einschließlich alter und moderner Züchtungstechniken, Genomtechnik, synthetischer Biologie und Mikrobiomtechnik.