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Isopren gehört zu den flüchtigen organischen Verbindungen, die Pflanzen in grossen Mengen emittieren. Besonders schnell wachsende Baumarten stossen viel von diesen Stoffen aus. Bäume, die schnell in die Höhe schiessen, werden heute bevorzugt als Stadtbäume angebaut.
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Isopren ist eine Kohlenwasserstoffverbindung mit hoher Reaktionskraft, was eine bedeutende Auswirkung auf die Luftqualität haben kann. Wo Stickoxide aus Autoabgasen oder aus anderen Verbrennungen in die Luft gelangen, erhöht Isopren die bodennahe Ozonbildung. Heute ist bekannt, dass bodennahes Ozon tief in die Lungen eindringen kann und die Atmung beeinträchtigt. Bekannt ist zudem, dass Ozon die Herzfunktion stören und schwächen kann. Damit zeigt sich ein Teufelskreis: Die Städte brauchen mehr Bäume gegen die Erwärmung der Zentren und für mehr Sauerstoff. Um das Gesundheitsrisiko durch bodennahes Ozon zu verringern, hat sich die Forschung auf den Isoprenausstoss fokussiert. Ziel ist es, Pflanzen mit geringerem Isoprenausstoss zu züchten. Das klingt bitter, dass sich die Pflanzen anpassen müssen, weil Stickoxide durch den Verkehr in den Städten so zugenommen haben. Bei der Züchtung gilt es, die Pflanzenfitness und das schnelle Wachstum zu bewahren. Denn Isopren ist für Pflanzen sehr nützlich. Sie produzieren Isopren, um die Fotosynthese der Pflanzen vor thermalem und oxidativem Stress zu schützen.
Genetische Veränderung
Forschern des Helmholtz Zentrums München ist es nun in Zusammenarbeit mit der University of Arizona, der Oregon State University und der Portland State University gelungen, die Isopren-Emission von Pappeln abzuschalten, ohne dass die Bäume dadurch bisher Schaden genommen haben. Um Gewissheit zu finden, ob die Unterdrückungder Isopren-Emission das Wachstumbeeinträchtigt, wurden langjährige Freilandversuche in Oregon und Arizona durchgeführt. Nach heutigem Befund verursacht die genetische Verhinderung der Isopren-Produktion keine signifikante Veränderung beim Baumwachstum. Das Helmholtz Zentrum München schreibt, dass die Isopren-Emission in Pflanzen unterdrückt werden könne, ohne die Biomasseproduktion zu beeinträchtigen. Dies komme der Gesundheit des Menschen in Städten zugute, weil Ozonbildung verringert werden könne. Die neue Methode zur genetischen Produktionsunterdrückung, die Genom-Editierung, soll jetzt auch bei Weiden oder Schilfrohr angewendet werden mit dem Ziel, die regionale Luftqualität zu verbessern.