Das Ziel ist der Mars – und für die zukünftige Weltraumlandwirtschaft wird eine widerstandsfähige Nutzpflanze benötigt. Wissenschaftler testen Süßkartoffeln mithilfe eines „Marsregolith-Stimulans“ (MRS) – einem terrestrischen Wachstumssubstrat, das speziell entwickelt wurde, um die chemischen, mineralischen und physikalischen Eigenschaften des Marsbodens nachzuahmen.

„Das Verständnis dafür, wie sich Organismen an extraterrestrische Umgebungen anpassen, ist unerlässlich für die Unterstützung menschlichen Lebens jenseits der Erde“, schreiben Chinreddy und Kollegen in ihrer Studie. Krepppapier veröffentlicht im Journal of Advanced Research. „Süßkartoffel (Ipomoea batatas) zeichnet sich unter den potenziellen Nutzpflanzen für die Weltraumlandwirtschaft durch ihren robusten Ertrag, ihre Trockenheitstoleranz, ihren hohen Nährwert und ihre Fähigkeit zur Regeneration aus Stecklingen aus.“

Der Marsboden stellt die Landwirtschaft vor große Herausforderungen. Er ist reich an Salzen (Perchloraten und Sulfaten), enthält zu viel Eisen und Mangan und speichert Wasser schlecht, da ihm organische Substanz fehlt. Wissenschaftler nutzen daher die Mars-Rotationsspektroskopie (MRS), um zu testen, wie Pflanzen wie Süßkartoffeln auf dem Mars wachsen könnten und um ihre Stressreaktion zu untersuchen.

„Die Erforschung der Anpassungsfähigkeit von Pflanzen an außerirdische Böden ist von entscheidender Bedeutung für Marsmissionen, die darauf abzielen, Nahrungsmittel für Astronauten anzubauen“, schreiben Chinreddy und Kollegen.

Um herauszufinden, wie Süßkartoffeln den Boden auf dem Mars tolerieren, züchteten Wissenschaftler Süßkartoffeln in Töpfen mit einer Kontrollmischung aus Blumenerde oder einer simulierten Mars-Erde in der Bioplex-Anlage der West Virginia State University in den USA. Chinreddy und seine Kollegen isolierten das genetische Material (Gesamt-RNA) der Pflanzen aus Blättern, Trieben und Speicherwurzeln und verglichen die Genexpression der in Erd-Erde gewachsenen Pflanzen mit derjenigen in der simulierten Mars-Erde. Anschließend wurde eine Sequenzierung der nächsten Generation von Blättern, Trieben und Speicherwurzeln durchgeführt.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass zentrale Stressreaktionsgene in Pflanzen, die auf Marsboden gewachsen waren, durchweg stärker exprimiert wurden.

Während frühere Forschungen bereits gezeigt hatten, dass Süßkartoffeln in mit Nährstoffen angereichertem Marsregolith wachsen können, geht die vorliegende Studie von Chinreddy und Kollegen noch einen Schritt weiter, indem sie Gene identifiziert, die möglicherweise an der Reaktion der Süßkartoffel auf den Stress des Marsbodens beteiligt sind. Sie zeigen, dass Gene für Zellwandmodifikation, Sekundärmetaboliten, den Umgang mit reaktiven Sauerstoffspezies und die metabolische Entgiftung gewebespezifisch (z. B. in Blättern oder Wurzeln) beeinflusst werden.

Eine Gruppe von Abwehrgenen aus der Cytochrom-P450-Familie wurde ebenfalls durch Pflanzen aktiviert, die in Marsboden wuchsen. Zusätzlich wurden Veränderungen in der Genexpression von Genen beobachtet, die bekanntermaßen an der Reaktion auf Trockenheit und Schwermetallstress beteiligt sind.

Diese grundlegenden Erkenntnisse über einen marsähnlichen Boden, der mit irdischen Nährstoffen vermischt ist, stellen einen guten ersten Schritt für die Menschheit dar, um eine widerstandsfähige Weltraumlandwirtschaft aufzubauen.  

„Zukünftige Arbeiten werden sich auf die funktionelle Validierung in genetisch gut handhabbaren Modellpflanzensystemen konzentrieren“, schreiben Chinreddy und Kollegen. „Die aus diesen Modellen gewonnenen Erkenntnisse können anschließend gezielte Züchtungs- und genetische Verbesserungsstrategien bei Süßkartoffeln unterstützen und somit die Entwicklung stressresistenter Nutzpflanzen für die Weltraumlandwirtschaft fördern.“

DER ARTIKEL:: Chinreddy, S., Chinnannan, K., Natarajan, P., Patel, V., Lee, G., Chakrabarti, M.Nimmakayala, P., und Reddy, U. (2026) Molekulare Anpassung der Süßkartoffel an ein Marsboden-Simulans: Erkenntnisse aus mRNA- und langen nicht-kodierenden RNA-Analysen. Journal of Advanced Research. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/j.jare.2026.04.050.

Titelbild: Echtfarben Image vom Mars, aufgenommen vom OSIRIS-Instrument an Bord der ESA Rosetta Das Bild zeigt die Raumsonde während ihres Vorbeiflugs am Planeten im Februar 2007. Es wurde mithilfe der orangefarbenen (roten), grünen und blauen OSIRIS-Filter erstellt. ©ESA Mit freundlicher Genehmigung von ESA & MPS für das OSIRIS-Team MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA, CC BY-SA 3.0 IGO