Ein US-amerikanisches Forschungsteam hat Pappeln genetisch so verändert, dass sich die Bäume mit wenig Aufwand zu einem enorm belastbaren Bauholz verarbeiten lassen. Dieses so genannte verdichtete Holz ist sehr viel stabiler als normales und könnte eines Tages Baumaterialien wie Stahl oder Zement ersetzen – etwa im Häuserbau. Das Besondere: Es besteht nicht nur aus Holz und damit einem nachwachsenden Rohstoff, sondern hat sogar das Potenzial, Kohlenstoff über einen längeren Zeitraum als natürliches Holz zu speichern, da es nicht so schnell verwittert.

Die Arbeitsgruppe um Yiping Qi von der University of Maryland nutzte ein Genome-Editing-Verfahren, das auf der CRISPR-Cas-Methode basiert, um in Pappeln ein Gen namens 4CL1 auszuschalten. Die Pappeln produzierten daraufhin rund 13 Prozent weniger Lignine. Lignine sind Biopolymere, die Pflanzenzellen in ihre Wände einlagern, was zur Verholzung der Zellen führt. Holzige Pflanzen wie etwa Bäume bestehen zu einem großen Teil aus diesen Biopolymeren. Die genetisch veränderten Pappeln der US-Forschungsgruppe ließen sich infolge ihres verringerten Ligningehalts relativ leicht zu verdichtetem Holz weiterverarbeiten.

Verdichtetes Holz wird hergestellt, indem man natürlich gewachsenes Holz in wässrigen Lösungen behandelt und dann unter hohen Temperaturen zusammenpresst, bis es auf etwa ein Fünftel seiner ursprünglichen Dicke geschrumpft ist. Das Verfahren erhöht die Dichte des Materials beträchtlich, verleiht ihm eine deutlich höhere Festigkeit und Härte und macht es unempfindlicher gegenüber Feuchtigkeit. Allerdings stabilisiert das Lignin die Struktur der Pflanzenzellen und verhindert so, dass sie zusammengedrückt werden. Deshalb muss das Rohholz im ersten Schritt des Verfahrens oft in salzhaltigen Laugen gekocht werden, damit sich ein Teil des Lignins aus ihm löst. Das geht mit intensivem Chemikalieneinsatz und hohem Energieaufwand einher.

Die modifizierten Pappeln mit ausgeschaltetem 4CL1-Gen bieten hier den Vorteil, dass sie von vornherein weniger Lignine enthalten. Dadurch sei es nicht erforderlich gewesen, die Biopolymere mit chemisch und energetisch aufwändigen Verfahren aus dem Material herauszuholen, wie die Fachleute schreiben. Die genmanipulierten Pappeln, die ähnlich schnell wuchsen wie ihre natürlichen Artgenossen, ließen sich so vergleichsweise unkompliziert in verdichtetes Holz umwandeln. Dieses erwies sich als genauso belastbar wie verdichtetes Holz aus genetisch unveränderten Pappeln. Das entstandene »Superholz« ist nach Angaben der Fachleute ähnlich zugfest wie die Aluminiumlegierung 6061, die beispielsweise für den Automobil-, Schiffs- und Flugzeugbau genutzt wird.