Erfolgreiche Resistenzzüchtung gegen Gelbverzwergungs-Viren

Ein neu eingekreuztes Virusresistenzgen aus Wildgerste macht in Zukunft Kulturgerstesorten resistent gegen den Befall durch Gelbverzwergungsviren (Barley Yellow Dwarf Virus, kurz BYDV) und wappnen gegen zukünftige Probleme des Klimawandels.

Dieses konnte die Arbeitsgruppe um Dr. Peter Wehling kürzlich in „Theroetical and Applied Genetics“ berichten. Damit ist den Züchtungsforschern des Groß Lüsewitzer Julius-Kühn-Instituts zum sechsten Mal die stabile Integration eines Gens aus Hordeum bulbosum in die Kulturgerste Hordeum vulgare gelungen. Saatguthersteller können nun auf Basis dieser neuen Linie Sorten für die Landwirtschaft entwickeln, die auch nach milden Wintern keinen Ertragsrückgang aufzeigen. Damit kann zukünftig auch in Zeiten des Klimawandels der Ertrag der mit fast 2 Millionen Hektar Anbaufläche zweitwichtigsten deutschen Getreideart sichergestellt werden.

Hintergrund: Gelbverzweigungsviren

BYD-Viren werden durch saugende Insekten, vor allem durch Blattläuse übertragen. Insbesondere nach milden Wintern wie zuletzt 2007 verursacht die Infektion erhebliche Ertragseinbußen, die nur durch rechtzeitige Behandlung mit Insektiziden verhindert werden kann. Eine nachhaltigere Strategie ist der Anbau resistenter Sorten, da die Häufigkeit milder Winter mit dem Klimawandel steigen wird. Bisher war es nur gelungen, tolerante Sorten zu züchten. Diese Pflanzen wurden vom BYD-Virus zwar infiziert, zeigten aber nicht den charakteristischen kleinen Wuchs und die Vergilbung. Gerade die Toleranz stellte sich als gravierender Nachteil heraus: Die infizierten, nicht erkrankten Pflanzen wurden dennoch von Blattläusen angeflogen und die Virusverbreitung eher gesteigert.

Züchtungsforscher müssen Tricks anwenden

Unter den problemlos einzukreuzenden nahen Verwandten des primären Genpools finden sich keine Resistenzen gegen BYD-Viren. Die Forscher mussten deshalb zunächst ein Gen identifizieren, das die Pflanze resistent gegen das Gelbverzwergungsvirus macht. Sie konnten auf das Ryd4 Hb-Gen aus Hordeum bulbosum (Hb) zurück greifen, das mittels „smart breeding“ stabil auf dem dritten Chromosom der Kulturgerste etabliert werden konnte. Die JKI-Wissenschaftler sind eine von weltweit zwei Arbeitsgruppen, die sich mit der Wildgerste Hordeum bulbosum in ihrer Funktion als möglicher Genspender für Resistenzen beschäftigen. Eine Übertragung von Genen von diesem Vertreter des sekundären Genpools auf die Kulturgerste ist aber ohne den Einsatz von molekularbiologischen Präzisionszuchtmethoden unmöglich. 

Erfolgreich im Einkreuzung von Wildgerstengenen

Trotzdem waren die JKI-Forscher bislang sehr erfolgreich: Sie konnten bereits zwei Gene gegen bodenbürtige Gelbmosaikviren und drei Gene gegen Pilzkrankheiten, wie Rhynchosporium-Blattfleckenkrankheit, Mehltau und Zwergrost mit „modernen Kreuzungstricks“ aus H. bulbosum in die Kulturgerste übertragen. Im Moment arbeiten sie an der Resistenz gegen weitere Erkrankungen durch den Befall mit parasitischen Ramularia-Pilzen oder Fadenwürmern (Getreidezystennematoden) ausgelöst werden. Die moderne Züchtungsforschung bietet somit erfolgversprechende Ansätze, durch neue Pflanzenlinien den Getreideanbau auch in Zukunft effizienter und ertragssicherer zu gestalten.