Künstliche Sonnen im Gewächshaus

„Pflanzenqualität und Ernährungssicherheit“ ist ein großes Forschungsthema des Leibniz-Institutes für Gemüse- und Zierpflanzenbau. Es experimentiert dabei mit künstlichem UV-Licht und ist Partner im Zwanzig20-Konsortium „Advanced UV for Life“.

„Bei uns und unseren Kollegen steht zur Mittagsmahlzeit immer viel Obst und Gemüse auf dem Tisch“, sagt Monika Schreiner. Die promovierte Agrarwissenschaftlerin leitet im Leibniz-Institut für Gemüse und Zierpflanzenbau IGZ in Großbeeren den Forschungsbereich „Pflanzenqualität und Ernährungssicherheit“. Das Wissen um den Einfluss der Ernährung auf die Gesundheit und das Wohlbefinden des Menschen ist hier quasi immer mit dabei – in den Gewächshäusern, am Arbeits- wie auch am Pausentisch. Dabei ist den Wissenschaftlern am IGZ bei Berlin noch deutlicher vor Augen als dem allgemeinen Endverbraucher: Die Wirkung von Pflanzen und pflanzenbasierter Nahrung ist stark von der Qualität der Pflanzen abhängig. „Wenn Obst und Gemüse im Supermarkt liegen, haben sie längere Vertriebs- und Lagerungszeiten hinter sich. Dann ist schon ein erheblicher Teil ihrer positiven Inhaltsstoffe verloren gegangen“, sagt Dr. Melanie Wiesner-Reinhold, Expertin für Ernährungstoxikologie. Dennoch genießen es die beiden Wissenschaftlerinnen, ganzjährig wählen zu können zwischen sämtlichen Obst- und Gemüsesorten. Da unterscheiden sie sich nicht vom Großteil der Bevölkerung in der westlichen Welt. „Diese Anspruchshaltung wächst mit dem alltäglichen Angebot an frischem Obst und Gemüse“, sagt Monika Schreiner. Sie blickt aber auch in die Länder, in denen Mangelernährung herrscht. Aus verschiedensten Gründen also nimmt weltweit die Nachfrage nach qualitativ hochwertigen pflanzenbasierten Lebensmitteln zu – was für die Forschung eine große Herausforderung ist.

Nahaufnahme eines Blattes im Labor

Physikalische und biochemische Prozesse in der Pflanze werden zielgerichtet gesteuert, um eine vermehrte Biosynthese ihrer gesundheitsfördernden Inhaltsstoffe anzuregen.

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UV-Licht regt an

Das wissenschaftliche Team von Monika Schreiner befasst sich unter anderem mit der gezielten Steuerung der physikalischen und biochemischen Prozesse in der Pflanze, um eine vermehrte Biosynthese ihrer gesundheitsfördernden Inhaltsstoffe anzuregen. Der ultraviolette Bereich des Lichtes beispielsweise aktiviert die Bildung sekundärer Pflanzenstoffe, die entzündungshemmend sind und etwa der Entstehung von Krebs oder Diabetes entgegenwirken können. Melanie Wiesner-Reinhold nennt phenolische Verbindungen, Chlorophylle, Carotinoide und Glucosinolate, die von der Pflanze bei UV-Einstrahlung vermehrt gebildet werden. Aktuell laufen unter ihrer Koordination Pflanzenversuche unter „künstlichen Sonnen“. Das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) in Berlin, entwickelt gemeinsam mit Forschungspartnern eine neue Generation von hochleistungsfähigen UVB-Leuchtdioden mit einer Emission im ultravioletten Spektralbereich. Das Leibniz-Institut für Gemüse und Zierpflanzenbau ist ein Partner im Forschungsbündnis „Advanced UV for Life“.

Champignons sind Vorreiter

Melanie Wiesner-Reinhold öffnet die Tür zu einer Klimakammer. Mangold, Spinat, Basilikum oder Salat gedeihen hier unter UVB-LEDs, die mit maßgeschneiderter Emissionswellenlänge auf die spezielle Anwendung hin produziert wurden. Nach der Ernte der Pflanzen und der Analyse ihrer Inhaltsstoffe will das IGZ die Kultivierung dieser Pflanzen im Gewächshaus unter Einsatz von UVB-LEDs patentieren lassen. Ein ähnliches Patent gäbe es schon zur Optimierung des Vitamin D-Gehaltes in Champignons unter ultravioletter Strahlung, sagt die Wissenschaftlerin.

Gerade ist aus dem Berliner Ferdinand-Braun-Institut ein weiteres Modul eingetroffen, in dem auch farbige LEDs verbaut wurden. „Wir wollen unserer Hypothese nachgehen, dass die Kombination der Lichtmodule die Bildung noch anderer Pflanzenstoffe anreget“, sagt Melanie Wiesner-Reinhold.