Viren sind, neben Pilzen und Insekten, ernstzunehmende Schaderreger bei Kulturpflanzen. Im Getreide werden vor allem solche Viren immer bedeutsamer, die über Mikroorganismen im Boden übertragen werden: Bei der Gerste sind das vor allem das Gerstengelbmosaikvirus (BaYMV) und das Milde Gerstenmosaikvirus (BaMMV). Sie besiedeln im Herbst die Keimlinge und können Ertragsverluste von bis zu 50 Prozent verursachen.

Resistenzgene in alten Landrassen

Eine wichtige Rolle im Kampf gegen diese Erreger spielt die Resistenzzüchtung. Fast alle der zugelassenen Wintergerstensorten besitzen zwar Resistenzen, einige Virusstämme konnten diese durch genetische Anpassungen jedoch bereits überwinden. Der komplette Zusammenbruch der natürlichen Abwehr ist daher nur noch eine Frage der Zeit. Neue Resistenzquellen müssen also dringend gefunden und über beschleunigte Verfahren für die Züchtung erschlossen werden.

Das Forschungsteam unter Führung des Gaterslebener Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) hatte sich mit genau dieser Frage beschäftigt und auf der Suche nach neuen Resistenzen Material aus der Genbank des Instituts untersucht. In alten Landrassen und wilden Verwandten der Kulturgerste wurden sie fündig.

Verkürzte Züchtungsdauer dank Genschere Cas9

Normalerweise besitzt Gerste ein Gen, das eigentlich an der Entstehung 3-dimensionaler Proteinstrukturen beteiligt ist, aber von Viren zur Vermehrung genutzt werden kann. In resistentem Genbankmaterial war nun genau dieses Gen mutiert und danach nicht mehr für die Vermehrung der Viren geeignet. Das Problem, vor dem die Arbeitsgruppe nun stand, ist allerdings, dass das Einkreuzen solcher Resistenz-vermittelnder Genvarianten in vorhandenes Zuchtmaterial mühsam und sehr zeitaufwändig ist. Deshalb nutzte sie moderne Züchtungstechniken, erklärt IPK-Wissenschaftler Robert Hoffie aus der Arbeitsgruppe „Pflanzliche Reproduktionsbiologie“, Erstautor einer Publikation im Oktober 2022 im renommierten „Plant Biotechnology Journal“. Mithilfe der Genschere Cas9 wurde das betreffende Gen in zwei anfälligen Gerstensorten durch gezielte Mutagenese ausgeschaltet. Auf diese Weise, so Hoffie, gelang es, „deutlich schneller und ohne darüber hinaus gehende genetische Veränderungen in den Gerstensorten zum Erfolg zu kommen“. Mit den Ergebnissen zeigt er sich mehr als zufrieden: „Die gezielt veränderten Pflanzen waren im Gewächshausversuch nicht nur resistent gegen eine Infektion mit dem Gerstenmosaikvirus (BaMMV), sondern es gab auch keine negativen Auswirkungen auf Wachstum und Ertrag.“

Quelle: idw-online / pflanzenforschung.de