Uralte genetische Tricks verbessern die Qualität des Weizens

Neue Gene ermöglichen auch bei Dürre Steigerung des Ertrags

Durch die Wiederholung eines Ereignisses der Evolution, dass den Weizen vor Tausenden Jahren veränderte, haben Wissenschafter des International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT) http://www.cimmyt.org neue Pflanzenarten geschaffen, die in Dürreregionen bei Lebensmittelengpässen Leben retten können. Der Weizen (Triticum aestivum) ist weltweit für Millionen von Menschen ein Grundnahrungsmittel. Er ist das Ergebnis von zwei seltenen genetischen Ereignissen, die während der Steinzeit in einer Region des Nahen

Ostens stattfanden, der als der fruchtbare Halbmond bekannt ist.

Zwei verschiedene Arten sind normalerweise nicht in der Lage, hybride Abkömmlinge zu erzeugen. Ihre Chromosomen stimmen nicht überein und daher kann es bei Bildung von Geschlechtszellen wie Eizellen oder Sperma zu keiner entsprechenden Paarbildung kommen. Manchmal ermöglicht jedoch ein genetischer Ausnahmefall die Produktion von Geschlechtszellen mit der doppelten Anzahl von Chromosomen. Vereinigen sich zwei derartige Geschlechtszellen, entsteht eine ganz neue, fruchtbare Art mit der doppelten Anzahl von Chromosomen.

Diese seltene von einer Befruchtung gefolgte Verdoppelung fand in der Geschichte des modernen Weizens zwei Mal statt. Vor und 30.000 Jahren kam es zwischen dem Einkorn (Triticum monococcum) und einer Art von wildem Spelzweizen (Aegilops speltoides) zu einer Hybridisierung, durch die der so genannte Emmer entstand, der über vier Sätze von Chromosomen verfügte. Vor rund 9.000 Jahren kam es zu einer Kreuzung zwischen Emmer, der südlich des Kaspischen Meeres wuchs, mit einer anderen Wildweizenart (Aegilops tauschii). In der Folge entstand eine Pflanze mit sechs Chromosomensätzen.

Diese Kreuzung verfügte über größere Getreidekörner als seine Vorläufer und wurde aus diesem Grund von den führen Bauern geschätzt. Die Abkömmlinge dieser Pflanzen bedecken heute mehr Ackerland als jede andere Feldfrucht. Es wird geschätzt, dass es sich dabei weltweit um mehr als 500 Millionen Morgen handelt. Dieser genetische Triumph hatte aber auch eine Kehrseite. Die Beliebtheit des Weizens führte zu einer sehr geringen genetischen Diversität und schränkte damit die Alternativen für die Entwicklung von Arten ein, die gegen Dürre oder Schädlinge resistent waren.

Das Team um Richard Trethowan hat im Labor jene Ereignisse wiederholt, die vor 9.000 Jahren stattgefunden haben. Die Wissenschafter sammelten im Nahen Osten wilde Grassorten und kreuzten sie mit modernen Versionen von Emmer, um einen neuen Weizen zu schaffen. Die seltene Verdoppelung der Chromosomen wurde mit Hilfe von Chemikalien erneut ausgelöst. Dieses Verfahren erlaubt, wie die Gentechnik, das Einführen neuer Gene. Der Vorteil besteht darin, dass vorher nicht bekannt sein muss, um welche Gene es sich zu handeln hat. Die neuen Weizensorten sind für den Anbau nicht geeignet, da ihre Eigenschaften eher jenen der Gräser entsprechen. Laut Trethowan sei es jedoch leicht, mittels bekannter Verfahren die wenigen nützlichen Gene in den normal eingesetzten Weizen einzubringen.

Der genetische Input hat laut Nature http://www.nature.com zu deutlichen Verbesserungen bei der Resistenz gegen Trockenheit geführt. Einer der neu entwickelten Weizenstämme produziert unter trockenen Bedingungen zwischen 20 und 40 Prozent mehr Getreidekörner. CIMMYT hat zu Testzwecken weltweit Saatgutproben an die verschiedensten Institutionen geschickt. Die ersten Ergebnisse sind viel versprechend: So sollen Bauern in Ecuador darauf brennen, ihre Äcker auf den neuen Weizen umzustellen. Trethowan geht davon aus, dass es mit Hilfe der neuen Gene bereits in fünf oder sechs Jahren allgemein zu einer drastischen Verbesserung der Ernten kommen wird.