Mit ihren zahlreichen Torfmoosarten haben Moore etwa 30 Prozent des weltweit im Boden gespeicherten Kohlenstoffs gebunden. Damit steckt in ihnen etwa doppelt so viel Kohlenstoff wie in allen Wäldern der Erde zusammen. Sowohl Torfabbau als auch der Klimawandel bedrohen diese langfristigen Kohlenstoffspeicher, für den großflächigen Anbau von Torfmoosen fehlt es derzeit an Saatgut.
Zusammen mit Forschenden der Universität Greifswald ist es einem Team um den Biotechnologen Prof. Dr. Ralf Reski von der Fakultät für Biologie der Universität Freiburg gelungen, die weltweit größte Laborsammlung an Moosarten der Gattung Sphagnum zu erstellen. Damit schaffen sie eine Grundlage, um Torfmoose nachhaltig und wirtschaftlich zu vermehren. Ihre Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift New Phytologist veröffentlicht. Erstautorin ist die Doktorandin Melanie Heck.
In dem Projekt „MOOSzucht“ sammelten die Forschenden Sporophyten, die Sporen bildende Generation von Moosen, von 19 Sphagnum-Arten aus Österreich, Deutschland, Lettland, Russland, Schweden und den Niederlanden. Am 2010 gegründeten Ressourcenzentrum „International Moss Stock Center“ (IMSC) der Universität Freiburg lagern sie damit nun die größte Sammlung von Sphagnum-Kulturen weltweit. Im Labor erstellten sie aus den Sporen der Torfmoose Reinkulturen, die durch keine Bakterien, Pilze, Algen oder dergleichen verunreinigt sind. Manche der Arten vermehren sich im Labor 50- bis 100-mal schneller als im Moor. Ihr Wachstum maßen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in flüssigen Nährmedien, so genannten Suspensionskulturen. Außerdem bestimmten sie, wie viele Chromosomensätze die Zellkerne der Kulturen aufwiesen und verglichen sie mit der Genomgröße des bereits etablierten Modellmooses Physcomitrella patens. Dabei identifizierten die Forschenden haploide sowie diploide Sphagnum-Arten, also solche mit einem einfachen beziehungsweise einem doppelten Chromosomensatz. Einen Zusammenhang zum Wachstum der Moose konnten sie nicht nachweisen, so dass die Frage offenbleibt, warum es in der Natur auch diploide Moose gibt.
Saatgut aus Bioreaktoren
In großen Mengen wird Torf für den Anbau von Gemüse und Zierpflanzen im Gewächshaus, aber auch für den heimischen Garten abgebaut. Im Rahmen des Klimawandels auftretende, anhaltende Dürreperioden und erhöhte Temperaturen führen dazu, dass Torfmoose schlechter wachsen, schneller zerfallen und weniger Kohlenstoff binden. Die Freiburger Wissenschaftler wollen den dringend benötigten Torf durch erneuerbare Biomasse ersetzen. Große Mengen des dafür benötigten Saatguts können sie jedoch nur in Bioreaktoren herstellen. Die Laborstämme der Torfmoose verteilen Reski und sein Team vom IMSC aus an Forschungseinrichtungen und Unternehmen im Bereich der biologischen Grundlagenforschung, der Biotechnologie und der nachhaltigen Torfwirtschaft.
Reski forscht mit seiner Arbeitsgruppe Pflanzenbiotechnologie von 2017 bis Mai 2021 in dem vom deutschen Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten Projekt „MOOSzucht“, an dem zwei Gruppen der Universität Greifswald, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Unternehmen Niedersächsische Rasenkulturen NIRA beteiligt sind. Reski ist Gründungsmitglied der Freiburger Exzellenzcluster CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies und livMatS – Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems.
Orignalpublikation:
Heck, M., Lüth, V.M., van Gessel, N., Krebs, M., Kohl, M., Prager, A., Joosten, H., Decker, E. L., Reski, R. (2020): Axenic in-vitro cultivation of 19 peat-moss (Sphagnum L.) species as a resource for basic biology, biotechnology and paludiculture. In: New Phytologist.
DOI: 10.1111/nph.16922
