In der Bundeszentralen Ex-situ-Genbank am IPK Leibniz-Institut werden mehr als 150.000 Sorten bewahrt. Neben negativen Merkmalen besitzen viele alte und exotische Sorten dabei auch wertvolle Genvarianten, die in modernen Sorten verloren gegangen sind, aber für die Pflanzenproduktion der Zukunft entscheidend sein können.
Forscher aus Gatersleben versuchen, diesen Schatz biologischer Vielfalt für die Landwirtschaft zu erschließen. In einem interdisziplinären Ansatz, an dem Pflanzenzüchter, Pflanzengenetiker, Phytomediziner und Bioinformatiker beteiligt waren, ist es nun gelungen, aus alten und hierzulande nicht heimischen Sorten neue biologische Vielfalt für die Ertragsleistung und Resistenz gegen Gelbrostbefall aufzuspüren, um sie für die Pflanzenproduktion zu erschließen. Die Ergebnisse wurden im Journal „Nature Genetics“ veröffentlicht.
So kamen die Forschen den Kronjuwelen auf die Schliche
Um das Ertragspotenzial zu ermitteln, wurden die alten Sorten zum Beispiel mit angepassten Elitesorten gepaart. Erst dann wurde das Ertragspotenzial der alten Sorten deutlich sichtbar.
Und damit nicht genug: Die Forscher nutzten die Ergebnisse, um aus vielversprechenden alten Sorten durch Kreuzungen mit aktuellen Sorten Brückenlinien für die Weizenzüchtung zu entwickeln. Die Leistung der daraus resultierenden Nachkommenschaft überraschte die Forscher: „Wir haben bei einigen Brückenlinien höhere Erträge beobachtet als bei wichtigen aktuellen Elitesorten", sagt Dr. Albert Schulthess, Wissenschaftler in der Arbeitsgruppe „Quantitative Genetik“.
Prof. Dr. Jochen Reif, Koordinator des Konsortiums und Leiter der Arbeitsgruppe, ist überzeugt, dass dank der Beteiligung der beiden Züchtungsunternehmen die biologische Vielfalt des Elitepools durch die Nutzung neuer wertvoller genetischer Variation der Brückenlinien erhöht werden kann: „Dies ist von großer Bedeutung, um die riesigen Probleme zu bewältigen, vor die der Klimawandel die Landwirtschaft stellt."
Weniger Pflanzenschutzmittel notwendig
Aber das war noch nicht alles. Die Ergebnisse der Studie ermöglichen einen großen Schritt in Richtung einer Landwirtschaft mit weniger oder gar keinem Pflanzenschutzmittel-Einsatz. „Durch die umfassende Sequenzierung von alten und neuen, aber auch hierzulande nicht heimischen Sorten in Kombination mit den wertvollen Felddaten konnten wir mögliche neue Genvarianten für die Resistenz gegen Gelbrostbefall identifizieren", sagt Dr. Albert Schulthess. Ohne die Entschlüsselung des Weizengenoms, an der das IPK Leibniz-Institut federführend beteiligt war, wäre dies nicht möglich gewesen.
„Mit den neuen Genomregionen, die wir in wenigen alten exotischen und hierzulande nicht heimischen Sorten entdeckt haben, können wir das Immunsystem des Weizens diversifizieren", erklärt Prof. Dr. Jochen Reif.
Noch große Herausforderungen
Bis die neuen Resistenzgene in der Pflanzenproduktion eingesetzt werden können, sind allerdings noch erhebliche Herausforderungen zu bewältigen. So müssen die Resistenzgene validiert und in den Hintergrund von Elitelinien eingebaut werden. Idealerweise gewinnt man zeitgleich ein vertieftes Verständnis der Art der Abwehrreaktion. Dies würde es ermöglichen, die neuen Resistenzquellen langfristig zu nutzen. Umso mehr freut sich Prof. Dr. Jochen Reif, dass der Fortsetzungsantrag des Projekts positiv begutachtet wurde und eine Finanzierung für die nächsten drei Jahre in Aussicht gestellt wurde.
