Schossgen der Zuckerrübe gefunden

25.05.2012 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Schosser in einem Zuckerrübenfeld können den Ertrag nachhaltig schädigen. (Quelle: © Umeå Plant Science Centre/ Pierre Pin)
Schosser in einem Zuckerrübenfeld können den Ertrag nachhaltig schädigen. (Quelle: © Umeå Plant Science Centre/ Pierre Pin)

Das Schossgen der Zuckerrübe wurde nach langer Suche identifiziert. Das Gen BvBTC 1 sorgt dafür, dass die Pflanze blüht und bedingt dadurch das Wachstum der Wurzel: Blüht die Rübe, hört die Wurzel auf zu wachsen. Dies ist für Bauern nachteilig, da die Wurzel der Zuckerspeicher der Pflanze ist. Durch diese Entdeckung sollen die Saatmischungen verbessert und die Erträge künftig gesteigert werden.

Ein internationales Forscherteam aus Deutschland und Schweden entdeckte nach über fünf Jahren Forschung nun das Schossgen der Zuckerrübe. Das Gen mit der Bezeichnung BOLTING TIME CONTROL 1 (BvBTC1) bestimmt wann die Pflanze blüht und bedingt damit wie groß die zuckerreiche Wurzel wird. 

Die Zuckerrübe (Beta vulgaris) ist eine zweijährige, fremdbefruchtende und Kulturpflanze, die in den gemäßigten Breiten angebaut wird. Zuckerrüben sind ökonomisch bedeutsame Nutzpflanzen, die 30% der jährlichen Zuckerproduktion weltweit ausmachen. Sie wird im ersten Wachstumsjahr geerntet. Sollen Samen für die Züchtung oder Saatgutproduktion geerntet werden, werden die Rüben im Folgejahr gesteckt, um in die generative Phase zu gelangen. Für die Zuckerproduktion ist lediglich der unterirdische Teil der Rübe von Interesse, da nur die Wurzel Zucker (Saccharose) speichert. Blüht ein Teil der Pflanze bereits im ersten Jahr, stoppt dies das Wurzelwachstum und verringert dadurch auch die Erträge. Bauern sind daher daran interessiert die Blühte zu verhindern. Züchter und Saatgutproduzenten würden hingegen eine Blüte bereits im ersten Jahr bevorzugen. Zuchtprogramme ließen sich beschleunigen und Kosten reduzieren.

Der Lebenszyklus der Rübe wird durch Umweltfaktoren bedingt. Damit auch der Zeitpunkt des Schossens, also dem schnellen und kräftigen in die Höhe wachsen der Pflanze. Dabei bilden sich die Blütenstände, die das anschließende Blühen erst ermöglichen. Das Schossen leitet die generative Phase im Lebenszyklus ein, der durch niedrige Temperaturen ausgelöst wird.

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Die Zuckerrübe (links), eine normal wachsende Zuckerrübenpflanze (Mitte) und eine schossende Pflanze (rechts).

Die Zuckerrübe (links), eine normal wachsende Zuckerrübenpflanze (Mitte) und eine schossende Pflanze (rechts).

Bildquelle: Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung / Nina Peiffer und Bianca Büttner

Der Wildtyp der Zuckerrübe ist die Wildbete. Diese blüht bereits im ersten Jahr und bildet daher auch keine Wurzeln aus. Die domestizierte und heute angebaute Form unterscheidet sich von der Wildform, indem sie erst im zweiten Jahr blüht. Die Pflanze nutzt den gebildeten Zucker in den wachsenden Wurzeln als Energiespeicher für das zweite Wachstumsjahr und die generative Phase. „Es war offensichtlich, dass es einen genetischen Unterschied zwischen der Wildbete und der Kulturpflanze gibt, der enorme Bedeutung für den landwirtschaftlichen Anbau hat“, erläutert Andreas Müller, einer der beteiligten Forscher vom Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung in Kiel.

Um diesen genetischen Unterschied zu identifizieren, analysierte das Forscherteam die DNA von tausenden von Zuckerrübensetzlingen. Dadurch identifizierten sie das Gen BvBTC1. Es wurde vermutet, dass das Gen für das Schossen der Pflanze verantwortlich ist. Die Wissenschaftler überprüften, ob die Rüben diese Funktion immer noch hatten nachdem sie das Gen ausschalteten. Die Pflanzen ohne intaktes BvBTC1 blühten nicht. Dies lieferte den Beweis, dass es sich dabei tatsächlich um das Schossgen handelt.

Die Ergebnisse können nun helfen das Saatgut zu verbessern. Derzeit entwickelt sich aus dem Saatgut immer mal wieder ein sogenannter „Schosser“, d.h. eine Pflanze, die zu früh blüht und keine Erträge liefert. Die neuen Erkenntnisse können helfen die Saatmischungen auf diese Abweichler zu testen bevor diese in den Verkauf gelangen. Ungefähr 4% der Zuckerrüben sind betroffen. Ertragssteigerungen von 4% sind für Praktiker immens. Im Durchschnitt beträgt der jährliche Zuchtfortschritt 1%.

Die Zuckerrübe ist überdies ein interessantes Forschungsobjekt, da sich ihr Genom stark von bereits entschlüsselten Pflanzen unterscheidet. Erst vor kurzem gelang es Forschern das Genom der Zuckerrübe komplett zu entschlüsseln (Dohm et al., 2012).

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