• Multitalent fürs Reisfeld

    Ein neues Herbizid erleichtert den Reisanbau in Asien

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    Mühsame Handarbeit: Kleinbauern wie Doan Thi Hong und Phan Minh Phat (v. li.) aus Vietnam stecken viel Zeit und Kraft in Reisanbau und -ernte.

Reis ist in Asien Nahrungsmittel Nummer eins – und der Anbau fordert von den Kleinbauern viel Handarbeit. Forscher von Bayer CropScience haben jetzt ein neues Herbizid entwickelt: Es wirkt gegen zahlreiche Unkrautarten, spart den Reisbauern Zeit und Arbeit und sichert die Ernten.

Story check

  • Herausforderung:
    Der Reisanbau erfordert von den Kleinbauern in Asien viel Einsatz: In mühsamer Handarbeit und überwiegend nach traditionellen Verfahren ernten sie etwa 90 Prozent der gesamten Reisproduktion weltweit.
  • Lösung:
    Forscher von Bayer CropScience haben ein neues Herbizid entwickelt, das gegen zahlreiche Unkrautarten wirkt.
  • Nutzen:
    Das Herbizid spart den Reisbauern in Asien Zeit und sichert Einkommen.                 

Er ist das Lebenselixier Asiens: Reis – die kleinen, silbrig schimmernden Körner ernähren einen Großteil der Menschheit. Diese Getreidepflanze ist neben Weizen und Mais mit die wichtigste Nahrungsgrundlage der Erde: Rund 3,5 Milliarden Menschen essen täglich Reis. Indien und China zählen zu den Hauptproduzenten. Aber Reispflanzen wachsen nicht von allein für eine gute Ernte, der Arbeitsalltag der Kleinbauern auf den Reisfeldern in Asien ist hart. In mühsamer Handarbeit und überwiegend nach traditionellen Verfahren ernten sie der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen FAO zufolge etwa 90 Prozent des weltweiten Reisertrags.

Rund

3,5 Milliarden

Menschen essen täglich Reis.

Reis ist nicht gleich Reis

Weltweit gibt es mehr als 120.000 Reissorten. Doch alle lassen sich diesen zwei Unterarten zuordnen: dem Indica- und dem Japonica-Reis. Langkornreissorten wie Patna-, Basmati- und Duftreis zählen zum Indica-Reis. Rund- und Mittelkornreissorten wie Milchreis, roter und schwarzer Reis sind Japonica-Sorten.

Teamarbeit im Gewächshaus

Teamarbeit im Gewächshaus: Die Bayer-Forscher Dr. Chieko Ueno, Dr. Christian Waldraff, Projektleiterin Coralie van Breukelen-Groeneveld und Dr. Chris Rosinger (v. li.) begutachten Reispflanzen immer mit dem Blick, wie sie Reisbauern auf den Feldern Asiens helfen könnten.

719 Mio.

Tonnen Reis wurden im Jahr 2012 auf den Feldern weltweit produziert. 2000 waren es 597 Mio. Tonnen.

Der Reisanbau in Asien ist sehr arbeitsintensiv und häufig wenig profitabel. Forscher von BayerCropScience arbeiten deshalb an verbesserten Reissorten ebenso wie an Hilfsmitteln, die Erträge erhöhen oder den Anbau erleichtern, um das Einkommen der Reisbauern zu sichern. Denn auch die Reisbauern in den ländlichen Regionen Asiens werden weniger: Die Urbanisierung zieht immer mehr Leute in die Städte. Ein neues Reisherbizid mit dem Namen Council (Wirkstoff Triafamone) könnte ein wichtiges Instrument zur Entlastung der asiatischen Kleinbauern sein. Derzeit zeigt es sein Können auf Testfeldern mit meterhohen, saftig grünen Reispflanzen: Zwischen ihnen wächst kein einziger Störenfried. „Triafamone hat ein sehr breites Wirkspektrum gegen Unkräuter in den verschiedenen Wachstumsphasen“, sagt Bayer-Forscher Shinichi Shirakura. Der Biologe betreut die Praxisprüfungen des neuen Herbizids – und ist begeistert: „Triafamone hilft gegen eine ganze Palette an Gräsern und Seggen – sogar gegen solche, bei denen viele gängige Pflanzenschutzmittel nichts mehr ausrichten können.“ Die Reispflanzen selbst nehmen dabei keinen Schaden. Dass das neue Herbizid so zielsicher wirkt, liegt an einem entscheidenden Unterschied zwischen Reispflanzen und Unkräutern: im Stoffwechsel.

Breite Palette an Unkräutern

Die Unkräuter, die auf den Reisfeldern Asiens wachsen, sind völlig unterschiedlich und ihr Auftreten ist abhängig von den jeweiligen klimatischen und lokalen Bedingungen: je nachdem, welche Reissorten gepflanzt und mit welcher Methode die Felder bewässert werden. Zudem hat jede Region ihre eigene Anbaumethode: Die Reisbauern säen entweder direkt oder pflanzen im Gewächshaus vorgezogene Setzlinge.

Zielsicher dank Biochemie: Wirkstoff trifft nur Unkräuter

Reispflanzen nehmen den Wirkstoff zwar ebenso wie andere Gräser über Wurzeln und Blätter auf, aktivieren ihn aber nicht. Das hat nach bisherigen Erkenntnissen der Bayer-Forscher einen biochemischen Hintergrund: Die Unkräuter spalten einen kleinen, aber entscheidenden Teil des Moleküls ab und machen die Substanz dadurch erst wirksam: Das aktivierte Triafamone blockiert das Enzym Aceto-Lactat-Synthase – und damit die überlebenswichtige Proteinproduktion der ungewünschten Pflanzen. „Das Unkraut verkümmert, seine Blätter werden blass, und es geht innerhalb einer oder höchstens zwei Wochen ein“, beschreibt Dr. Chris Rosinger die Wirkung. Der Bayer-Forscher hat die Tests im Gewächshaus betreut, bei denen das Potenzial von Triafamone entdeckt wurde.

Zielsicher dank Biochemie: Wirkstoff trifft nur Unkräuter i

Praxistest: Innovationen, die aus den Bayer-Laboren stammen, werden auf den Feldern Asiens, wie bei der Reisernte in Indien dringend benötigt.

Rund 1000 verschiedene Molekülvarianten im Test

Doch bis dahin war es ein weiter Weg: Bereits vor gut zehn Jahren widmeten sich Bayer-Forscher in Japan neuen Varianten von Sulfonylharnstoffen, die sich bereits als Herbizide bewährt hatten. Deren Grundgerüst besteht aus zwei kohlenstoff- und stickstoffbasierten Ringen, die über eine kohlenstoff- und sauerstoffhaltige Kette miteinander verbunden sind. Jeder Ring hat außerdem jeweils zwei weitere molekulare Anhängsel. Um neue hochwirksame Substanzen zu finden, variierten die Bayer-Forscher die verschiedenen Teile – und entwickelten so rund 1000 Moleküle. Sie veränderten zum Beispiel die Brücke zwischen den Molekülringen. Außerdem tauschten sie an den Seitenketten die Halogene Fluor, Brom und Iod gegeneinander, gegen Wasserstoffatome oder kohlenstoffhaltige Molekülgruppen aus.

In den Gewächshäusern von Bayer CropScience in Frankfurt mussten sich die unterschiedlichen Wirkstoffvarianten dann bei der Bekämpfung typischer Reisunkräuter beweisen, zunächst nur gegen einige wenige. „Vier von fünf Substanzen sind schon an dieser Hürde gescheitert“, berichtet Rosinger. Wirkstoffe, die diese ersten Tests überstanden, wurden anschließend an weiteren Unkräutern getestet. Was sich einfach anhört, war keine leichte Aufgabe: „Ein so breit einsetzbares Herbizid zu finden, das dadurch möglichst vielen Reisbauern nützt, ist äußerst anspruchsvoll“, erklärt Coralie van Breukelen-Groeneveld, globale Projektleiterin bei Bayer CropScience in Monheim. Denn die Unkräuter, die auf den Reisfeldern Asiens wachsen, sind von Land zu Land sehr unterschiedlich und abhängig von den jeweiligen klimatischen und lokalen Bedingungen: beispielsweise je nachdem, welche Reissorten gepflanzt und mit welcher Methode die Felder bewässert werden. Zudem hat jede Region ihre eigene Anbaumethode: Die Reisbauern säen entweder direkt oder pflanzen im Gewächshaus vorgezogene Setzlinge.

Nach nur einem Jahr des sogenannten Screenings war den Wissenschaftlern klar, dass sie das ideale Molekül gefunden hatten: den Wirkstoff Triafamone. „Alle anderen Wirkstoffe, die sich mitunter in nur einem einzigen Atom von Triafamone unterschieden, hatten entweder eine deutlich kleinere Wirkungsbreite oder waren weniger selektiv“, erzählt der Biochemiker. Das war extrem schnell – und überraschend eindeutig: „So etwas ist wie ein Sechser im Lotto“, sagt Rosinger. Weitere Tests im Gewächshaus und Feldversuche, erst in Frankfurt und dann weltweit, bestätigten die Erfolge und zeigten, dass das Mittel sogar gegen Unkräuter wirkt, die gegen andere Herbizidklassen resistent sind. „Außerdem konnten wir in vielen Studien zeigen, dass das Mittel eine sehr geringe akute Toxizität hat und bei der sachgemäßen Ausbringung für den Reisbauern gesundheitlich unbedenklich ist“, sagt van Breukelen-Groeneveld. „Wenn das Herbizid in die Umwelt gelangt, wird es sehr schnell wieder abgebaut“, so die Projektmanagerin.

Bayer-Forscher beobachten die Effekte von Bayer-Innovationen, hier auf einem Feld in Thailand.

Bayer-Forscher wie Shinichi Shirakura und seine Marketing-Kollegen (v. li.) beobachten die Effekte von Bayer-Innovationen, hier auf einem Feld in Thailand.

Farmer sind von Ergebnissen auf den Feldern begeistert

Das haben Tests auf gefluteten Reisfeldern, verschiedenen Böden und im Wassermanagement gezeigt. Das Herbizid wird sowohl chemisch als auch von Bakterien zersetzt. „Auf den meisten für den Reisanbau genutzten Böden hat Triafamone eine Halbwertzeit von weniger als zehn Tagen“, erklärt van Breukelen-Groeneveld.

Dr. Coralie van Breukelen-Groeneveld

Die Farmer sind schon jetzt von den Ergebnissen auf unseren Demonstrationsfeldern begeistert. Vor allem erleichtert ihnen der Wirkstoff die Arbeit erheblich.

Mittlerweile ist Triafamone weit über das Versuchsstadium hinaus: Das Herbizid hat bereits die Zulassung für Korea erhalten und soll dort ab 2015 erhältlich sein. Markteinführungen in China, Indien und Japan sollen bald folgen. „Ob als Granulat oder Flüssigformulierung – in beiden Anwendungsformen lässt sich Triafamone auch mit anderen Bayer-Herbiziden mischen – und hilft so, das Wirkspektrum zu erweitern und Resistenzen vorzubeugen“, erklärt Rosinger. Doch nicht nur die Bayer-Forscher sind von ihrem Multitalent überzeugt. Van Breukelen-Groeneveld: „Die Farmer sind schon jetzt von den Ergebnissen auf unseren Demonstrationsfeldern begeistert. Vor allem erleichtert ihnen der Wirkstoff die Arbeit erheblich.“ So lässt sich Triafamone unabhängig von den Wetterbedingungen oder der Wachstumsphase auf die Felder bringen. Und das sogar schon, bevor das erste Unkraut aus dem Boden sprießt – etwa beim ersten Düngen oder direkt beim Pflanzen.

Forscher mit langem Atem: Bei ihrer Arbeit an neuen Pflanzenschutzmitteln testen Bayer-Mitarbeiterinnen wie Martina Mücke und Goh Boon Yeong die potenziellen Wirkstoffe zum Beispiel auf ihre Wirksamkeit und Sicherheit. Dazu unterziehen sie unter anderem Reispflanzen und Unkräuter biochemischen Analysen.
Forscher mit langem Atem: Bei ihrer Arbeit an neuen Pflanzenschutzmitteln testen Bayer-Mitarbeiterinnen wie Martina Mücke und Goh Boon Yeong die potenziellen Wirkstoffe zum Beispiel auf ihre Wirksamkeit und Sicherheit. Dazu unterziehen sie unter anderem Reispflanzen und Unkräuter biochemischen Analysen.

Für Japan haben Bayer-Forscher sogar eine Maschine entwickelt, mit der Setzlinge und Herbizide gemeinsam ausgebracht werden können. Ähnliche Systeme für China und Indien sollen folgen. „In der Regel reicht sogar eine einmalige Anwendung“, so Shirakura. Das spart wertvolle Zeit. Trotz aller Innovationen: „Ganz von allein wächst Reis aber immer noch nicht“, sagt der Forscher, der das weiße Korn selbst gerne auf seinem Speiseplan sieht.

Interview: Dr. Bruce Tolentino

Dr. Bruce Tolentino

„Herausforderung Klimawandel“

Dr. Bruce Tolentino ist stellvertretender Generaldirektor am Internationales Reisforschungsinstitut IRRI auf den Philippinen. „research“ befragte ihn zum Nahrungsmittel Reis und zu den Herausforderungen der Zukunft.

Welche Bedeutung hat Reis als Nahrungsmittel?

Reis ist das Grundnahrungsmittel für die Hälfte der Weltbevölkerung – etwa 3,5 Milliarden Menschen, vor allem in Asien. Der Reiskonsum wächst auch im Rest der Welt enorm, vor allem in Afrika.

Wie gesund ist Reis?

Reis ist sehr nahrhaft. Doch der polierte Reis enthält geringe Mengen an Eisen, Zink und Vitamin A. Reis wird gewöhnlich mit Lebensmitteln wie Fisch, Fleisch und Gemüse verzehrt. Aber arme Menschen können sich das oft nicht leisten. Deshalb leiden sie häufig unter einem Mangel an Spurenelementen. Das betrifft vor allem Frauen und Kinder. Deshalb arbeitet das IRRI an Reissorten, die mehr Eisen, Zink und Vitamin A enthalten.

Was sind große Herausforderungen im Reisanbau?

Die Folgen des Klimawandels: Überflutungen, Dürren, Versalzungen, Hitze sowie instabile und unvorhersagbare Wetterveränderungen. Außerdem wächst die Weltbevölkerung, während zugleich unsere natürlichen Ressourcen schwinden.

Was muss verbessert werden?

Wir brauchen mehr öffentliche Förderung, um schneller Ergebnisse zu erzielen, vor allem für die Forschung an neuen Anbaumethoden und an Reissorten, die Wetterextreme besser tolerieren.