Neue Resistenz-Gene gegen Schwarzrost identifiziert

Wildsorten helfen im Kampf gegen den aggressiven Pilz Puccinia graminis

01.07.2013 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Sprossachsen einer Weizenpflanze, die mit Getreideschwarzrost befallen sind. (Image courtesy of Evans Lagudah and Zakkie Pretorius)
Sprossachsen einer Weizenpflanze, die mit Getreideschwarzrost befallen sind. (Image courtesy of Evans Lagudah and Zakkie Pretorius)

Dreißig Jahre lang hat Puccinia graminis die Wissenschaftler in Sicherheit gewiegt. Der Pilz, der bei Weizen den gefährlichen Schwarzrost auslöst und die komplette Ernte vernichten kann, schien besiegt zu sein. Seit einigen Jahren ist er wieder da und hat ein neues Arsenal an Waffen mitgebracht. Er infiziert jetzt auch Sorten, die einst resistent waren. Nur durch neue Resistenzgene könnte man ihn in Schach halten.

Wenn Bauern die Stängel ihrer jungen Weizenpflanzen befühlen, dann dient das dem Gesundheitscheck. Bei glatten Stängeln atmen sie auf. Winzige Knubbel auf den Sprossachsen bedeuten hingegen nichts Gutes.

Sie sind die ersten Anzeichen einer Infektion mit Rostkrankheiten, die von Rostpilzen (Puccinia graminis) ausgelöst werden und zu starken Ernteeinbußen bei Weizen, Roggen, Hafer und Gerste führen. Vor allem in Afrika und im Nahen Osten sind Rostpilze wieder auf dem Vormarsch und bedrohen dort die Ernährungsgrundlage der Menschen. Ein besonders aggressiver Stamm heißt Ug99, da er in Uganda entdeckt und 1999 identifiziert wurde. Seitdem breitet sich immer weiter aus und resistente Sorten werden dringend benötigt.

Der Pilz verschwand, die Forschungsgelder auch

Die Wunderwaffe gegen den Rostpilz Puccinia graminis f. sp. tritici, (Pgt), der es auf Weizen abgesehen hat, war bislang das Gen Sr31 (Schwarzrost 31). In den 1960er Jahren kamen die ersten Sorten auf den Markt, denen die Rostpilze dank Sr31 nichts mehr anhaben konnten. Lange Zeit schien alles gut zu sein. Der Pilz verschwand von den Feldern und zur gleichen Zeit verschwanden auch die Fördergelder aus der Forschung zu rostresistenten Getreiden.

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Ein von Rostpilzen zerstörtes Weizenfeld in Njoro, Kenia. (Image courtesy of Matt Rouse)

Ein von Rostpilzen zerstörtes Weizenfeld in Njoro, Kenia. (Image courtesy of Matt Rouse)

Das rächt sich jetzt. Immer mehr Felder in Ostafrika, dem Jemen und auch dem Iran knicken unter Ug99 ein, denn Sr31 kann ihm nichts anhaben. Forscher vermuten, dass der Pilz sich vom Westwind getragen bald bis nach Indien und China ausbreiten und zu einer globalen Hungersnot führen könnte. Weizen ist nach Reis das wichtigste Getreide und deckt etwa 20 Prozent des weltweiten Kalorienbedarfs. Im Jahr 2005 nahm deshalb die Borlaug Global Rust Initiative (BGRI) den Kampf gegen Ug99 auf. Nachdem klar war, dass der neue Pilz nicht so einfach verschwinden wird, wie er gekommen ist, rief der Agrarwissenschaftler und Friedensnobelpreisträger Norman Borlaug Forscher aus der ganzen Welt zusammen, um gemeinsam resistente Weizensorten zu entwickeln. Langsam floss auch wieder Geld in die Forschung.

Je mehr verschiedene Resistenzgene eine Pflanze besitzt, desto effektiver ist sie geschützt

Eine Quelle für Resistenzgene sind die Vorfahren des heutigen Weizens. Diese Urgetreide werden heute kaum noch angebaut, aber ihre Erbsubstanz ist eine Schatzkiste für die Forscher. In der DNS des Einkorn (Triticum monococcum) zum Beispiel  stießen die Forscher auf das Gen Sr35. Als sie dieses Gen in Weichweizenarten einbauten, waren die Pflanzen komplett immun gegen Ug99. In einer anderen Art (Aegilops tauschii) fand ein zweites Team von Wissenschaftlern das Gen Sr33, das eine moderate Resistenz gegen alle bisher getesteten Schwarzrostpilze überträgt. Besonders effektiv wären die beiden Gene daher gemeinsam.

Um beide Gene in die gleiche Pflanze zu überführen bedarf es entweder aufwändiger Kreuzungsexperiment oder der Gentechnik. Von letzterer hält sich die BGRI aber noch fern. Auf der Webseite heißt es, dass nur konventionelle Züchtungsmethoden eingesetzt werden, um Weizensorten zu entwickeln, die gegen Schwarzrost resistent sind.

Bisher sind bereits 20 verschiedene Sorten mit Ug99-Resistenz bekannt. Einige befinden sich noch im Teststadium, andere werden bereits angebaut. Doch trotzdem darf man sich auf diesen Ergebnissen nicht ausruhen, denn je mehr verschiedene Resistenz-Gene eine Pflanze enthält, desto unwahrscheinlicher wird es, dass der Pilz alle gleichzeitig überwinden kann.

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