Neue Weizenlinie resistent gegen Mehltau

08.09.2016

Einer RWTH-Forschergruppe um Professor Ralph Panstruga ist im Kampf gegen den Mehltau-Pilz ein entscheidender Durchbruch gelungen. Sie haben durch gezieltes Kreuzen eine Weizenlinie als Ausgangsmaterial für die Entwicklung von neuen Sorten gezüchtet, die gegen den Pilzbefall resistent ist.

  Zwei Wissenschaftler im Gewächshaus Urheberrecht: Peter Winandy Professor Panstruga und Mitarbeiterin Anja Reinstädler untersuchen Weizen im Gewächshaus.

Ein Fachartikel über das Forschungsprojekt erscheint in der September-Ausgabe des Plant Biotechnology Journal* und wird Saatguthersteller und Landwirte aufhorchen lassen. Denn der Mehltau ist weltweit für hohe Ernteausfälle verantwortlich und erfordert den regelmäßigen Einsatz von teuren Fungiziden.

Der Start zu dem vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft und der Gemeinschaft zur Förderung der Pflanzeninnovation e.V. unterstützten Projekt liegt rund vier Jahre zurück. Als Vorbild diente am Institut für Biologie I die Gerste. Seit langem ist bekannt, dass manche Sorten dieser Getreideart einen natürlichen Abwehrmechanismus gegen Mehltau besitzen. Der Grund dafür ist ein fehlendes Protein im Erbgut. Ohne dieses Protein kann sich der Mehltau nicht ausbreiten und seine watteartigen Beläge über die Pflanze verteilen.

Transgene Ansätze nicht erwünscht

Vor zehn Jahren wurde dann bekannt, dass auch andere Pflanzen diesen Abwehrmechanismus haben. Im RWTH-Labor wurde das Fehlen des Proteins unter anderem bei Arabidopsis thaliana, auch Acker-Schmalwand oder Gänserauke genannt, nachgewiesen, außerdem bei Tomaten- und Erbsenpflanzen. Und beim Weizen, der eine wichtige Rolle bei der Welternährung spielt und bei dem Mehltau jährlich für erhebliche Ernteausfälle sorgt? Obwohl Weizen ein sehr komplexes Genom besitzt, nahmen die Aachener Biologen diese Herausforderung an. Denn anders als bei Gerste, bei der jedes Gen nur als zwei Kopien im Zellkern vorliegt, sind es beim Weizen gleich sechs Kopien.

„In China hat man schon vor zwei Jahren resistente Weizensorten generiert”, berichtet Panstruga. „Aber dort gab es einen transgenen Ansatz. Und der ist hier in Europa nicht gewünscht.” Hier hat man bisher Resistenzen gegen Mehltau eingekreuzt, ein langwieriger Prozess mit nur mäßigem Erfolg. Denn kaum war eine Weizensorte resistent, veränderte sich der Mehltau-Pilz und konnte die vermeintlich resistenten Sorten wieder angreifen.

„Ur-Mutant” wurde gefunden

Man wollte eine dauerhafte Lösung des Problems finden und knüpfte Kontakte zu dem englischen Pflanzenforschungsinstitut in Rothamsted bei London, das dem RWTH-Team mutierte Weizensaat zur Verfügung stellte. Das Erbgut dieser Elternpflanzen wurde dann gezielt auf Mutationen untersucht. Die Pflanzen-Detektive suchten nach dem Fehlen des Proteins, das die Mehltau-Resistenz erst möglich macht. Durch mehrere Kreuzungen wurde nach vier Jahren Arbeit schließlich ein „Ur-Mutant” gefunden, der nun Grundlage ist für die Weiterentwicklung des resistenten Weizens.

„Wir haben durch die Zufallsmutationen das Protein nicht komplett abgeschaltet, sondern beschädigt. Aber das ist kein Nachteil”, erklärt der Aachener Zellbiologe. Denn Pflanzen ohne das Protein altern früher, was wiederum den Reifeprozess verkürzt und letztlich den Ertrag mindert. Auf zwei Freiland-Versuchsfeldern wird das Ausgangsmaterial derzeit getestet. Da es sich nicht um gentechnisch veränderte Pflanzen handelt, ist das ohne Aufwand möglich. In einem jetzt beantragten weiteren Projekt soll als nächstes untersucht werden, wie sich diese Weizenlinie unter Feldbedingungen verhält, ob ihr andere Krankheiten nachhaltig schaden, ob sie normal oder eher schneller altert. Und natürlich hat Panstruga, der zu den meistzitierten Pflanzenwissenschaftlern der Welt zählt, noch weitere Kulturpflanzen im Blick, bei denen das Mehltau-Problem noch nicht gelöst ist.

*Acevedo-Garcia J., Spencer D., Thieron H., Reinstädler A., Hammond-Kosack K., Phillips A. L. and Panstruga R. "mlo-based powdery mildew resistance in hexaploid bread wheat generated by a non-transgenic TILLING approach".

Förderhinweis:

Das dieser Pressemitteilung zugrundeliegende Vorhaben wurde aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft, kurz BMEL, über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. – FNR – als Projektträger des BMEL für das Förderprogramm Nachwachsende Rohstoffe unterstützt. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

Redaktion: Presse und Kommunikation