Klimawandel beeinflusst die Qualität eines der wichtigsten Grundnahrungsmittel weltweit

#Klimawandel beeinflusst die Qualität eines der wichtigsten #Grundnahrungsmittel weltweit

• Leibniz Institut für Lebensmittel Systembiologie

• Mehr #CO2 verändert die #Proteinzusammensetzung von #Weizen

#Freising, 16. Oktober 2026

Je nach Sorte können höhere Kohlenstoffdioxid (CO2) Konzentrationen in der Atmosphäre die Proteinzusammensetzung von Weizen deutlich verändern. Dies wirkt sich nicht nur auf die #Backqualität aus, sondern möglicherweise auch auf die Verträglichkeit von Weizenprodukten. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie unter Federführung des Leibniz Instituts für Lebensmittel Systembiologie an der Technischen Universität München. Laut Studie sollte die Anpassung von Kulturpflanzen an den Klimawandel künftig nicht nur auf hohe Erträge ausgerichtet sein, sondern auch auf Qualitätsmerkmale wie die Proteinzusammensetzung.

Im Zuge des Klimawandels ist die globale CO" Konzentration in der Atmosphäre von rund 340 Parts per Million im Jahr 1980 auf etwa 425 Parts per Million im Jahr 2024 gestiegen. Abhängig von der künftigen sozioökonomischen Entwicklung könnte sie bis 2050 auf rund 600 Parts per Million ansteigen. Auch Weizen, eines der weltweit wichtigsten #Grundnahrungsmittel, wird künftig unter deutlich höheren CO2 Konzentrationen wachsen.

Bislang gibt es nur wenige Feldversuche

Bislang haben jedoch nur wenige Feldversuche untersucht, wie sich erhöhte CO2 Konzentrationen auf die Proteinzusammensetzung von Weizen auswirken. Um diese Wissenslücke zu schließen, kultivierten die interdisziplinär arbeitenden Forschenden zehn Winterweizensorten unter realitätsnahen Anbau und Umweltbedingungen. Einen Teil der #Pflanzen setzten sie einer erhöhten CO2 Konzentration (eCO2, 546 Parts per Million) aus. Der andere Teil wuchs unter heutigen CO2 Bedingungen.

Nach der #Ernte analysierten die Forscher die Zusammensetzung der Weizenproteine in den verschiedenen Kornproben mithilfe einer hochauflösenden massenspektrometrischen Methode, die sie selbst entwickelt hatten. Dabei konzentrierten sie sich auf Proteine wie #Amylase/#Trypsin Inhibitoren, #Puroindoline und #Glutenproteine sowie #Zöliakie aktive #Peptide.

Veränderte Proteinzusammensetzung mit Folgen

Generell stieg der Gehalt an Amylase/Trypsin Inhibitoren unter erhöhten CO2 Bedingungen an. Die Konzentrationen von Puroindolinen, Glutenproteinen sowie von bestimmten, potenziell während der Verdauung aus Glutenproteinen entstehenden Zöliakie aktiven Peptiden nahmen hingegen ab. »Wie stark diese Veränderungen ausfielen, hing jedoch maßgeblich von der jeweiligen Weizensorte ab«, sagt Sabrina Geißlitz, Studienleiterin und wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Arbeitsgruppe von Katharina Scherf am Leibniz Institut. »Unsere Ergebnisse zeigten zudem, dass die verringerte Konzentration an Glutenproteinen mit einer schlechteren Backqualität einherging«, so die Wissenschaftlerin weiter.

Katharina Scherf, Leiterin der Arbeitsgruppe Food Biopolymer Chemistry am Leibniz Institut und Professorin für Food Biopolymer Systems an der TUM School of Life Sciences, ergänzt: »Die beobachteten Veränderungen bei den Amylase/Trypsin Inhibitoren und bestimmten Zöliakie aktiven Peptiden könnten langfristig auch für weizenbedingte Erkrankungen relevant sein. Welche biologische und immunologische Relevanz diese Unterschiede tatsächlich besitzen, müssen jedoch weitere Studien klären.«

Die Studienergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, Weizensorten zu identifizieren und zu züchten, die auch unter steigenden CO2 Konzentrationen eine hohe Backqualität bewahren und zugleich möglichst geringe Mengen potenziell unverträglicher Proteine enthalten.

Zum interdisziplinären Team gehörten neben Forschenden des Leibniz Instituts auch #Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie, der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft und des Forschungszentrums Jülich.

Die 10 untersuchten Winterweizensorten

Die 10 untersuchten Winterweizensorten umfassten #Apostel, #Asory, #Campesino, #Foxx, #Hyvega, #Informer, KWS Emerick, LG Initial, #Moschus und RGT Reform. Eine Besonderheit zeigte die Sorte Hyvega: Unter erhöhten CO2 Bedingungen (eCO2) stieg ihr Proteingehalt im Korn um 2,7 Prozent an. Bei den übrigen neun Sorten verringerte sich der Eiweißgehalt hingegen um 1,9 bis 10,3 Prozent.

Die Auswertung aller Analysen zeigt zudem wesentliche Unterschiede zwischen den Sorten auf. Asory, Campesino, LG Initial und Moschus reagierten bei sämtlichen untersuchten Parametern empfindlich auf die erhöhte CO2 Konzentration. Apostel und KWS Emerick erwiesen sich dagegen als vergleichsweise tolerant.

Funktionelle Eigenschaften der Weizenproteine

Amylase/Trypsin Inhibitoren dienen der Pflanze als natürlicher Schutz vor Fraßfeinden. Sie stehen jedoch auch im Verdacht, #Allergien auszulösen und eine Nicht Zöliakie Weizensensitivität zu begünstigen. Puroindoline bestimmen maßgeblich die Kornhärte von Weizen und wirken sich somit auf die Verarbeitungs und Backeigenschaften des Mehls aus. Glutenproteine sind entscheidend für die Backqualität, spielen aber auch bei Erkrankungen wie Zöliakie eine Rolle. Der Grund: Sie enthalten bestimmte Aminosäuresequenzen, aus denen bei der Verdauung durch enzymatische Spaltung im Magen Darm Trakt Zöliakie aktive Peptide entstehen. Letztere können bei Menschen mit einer entsprechenden genetischen Veranlagung eine Immunreaktion auslösen. Peptide sind kurze Ketten aus 2 bis 50 Aminosäuren. Sind die Ketten länger als 50 Aminosäuren spricht man von Proteinen.

Zöliakie ist eine chronische Erkrankung des Dünndarms. Eine #Glutenunverträglichkeit ist Hauptauslöser der #Krankheit, wobei die Erkrankung bei erblich vorbelasteten Personen auftritt. Welche weiteren Faktoren neben der genetischen Veranlagung zur Entstehung der Erkrankung beitragen, ist bislang nicht vollständig geklärt.

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