„Wir züchten gezielter!“

Der Durchbruch war der gezielte Knockout eines relevanten mitochondrialen Gens mittels Genomeditierung. Die Chance und Hauptanwendung liegen nun in der Hybridzüchtung zur besseren Nutzung des sogenannten Heterosis-Effekts, Stichwort "F1-Hybride". Bei vielen selbstbestäubenden Nutzpflanzen war es bisher unwirtschaftlich, Hybrid-Saatgut in großen Mengen herzustellen, da jede Blüte manuell von ihren Staubblättern befreit werden musste, um eine Fremdbestäubung und damit eine gezielte Kreuzung sicherzustellen. Durch die Manipulation des mitochondrialen Erbguts können wir nun gezielt eine Form natürlicher männlicher Sterilität erzeugen. Dadurch wird die Selbstbestäubung verhindert, sodass der Pollen der Vaterpflanze durch den Wind oder Bienen auf die (männlich sterile) Mutterpflanze übertragen wird. Auf diese Weise entsteht Hybrid-Saatgut, das Ertragssteigerung ermöglicht. Und indem der aufwendige, manuelle Arbeitsschritt der Emaskulierung entfällt, wird eine wirtschaftliche Produktion von Hybrid-Saatgut im großen Maßstab bei zusätzlichen Arten möglich. Der größte Flaschenhals ist allerdings die Übertragbarkeit der Methode auf weitere Spezies und die Etablierung einer neuen Sorte, denn beim Transfer auf andere Pflanzenarten können ungeahnte Schwierigkeiten auftreten. Wir haben mit unserem Proof of Concept das Spektrum der Pflanzenzüchtung erweitert, stehen aber noch ganz am Anfang, die Möglichkeiten auszuschöpfen.

Ich bin auf einem Bauernhof aufgewachsen und wollte als kleiner Junge Gärtner werden. Ich habe daher einen direkten Bezug zum Anbau von Nutzpflanzen. Meine aktuelle Forschung lässt sich in einem Satz so charakterisieren: „Wir züchten gezielter.“ Oder, einfacher formuliert, an Kinder gerichtet: „Wir sorgen dafür, dass der Weizen gesund bleibt.“ Meine Motivation ist es mitzuhelfen, die zuverlässige Verfügbarkeit von Nutzpflanzen wie Weizen zu sichern. Zudem schätze ich es, dass die Pflanzenforschung ethisch weniger kompliziert ist, da sie keine Tierversuche oder Einwilligung menschlicher Probanden erfordert.

Ich verstehe den geschichtlichen Hintergrund, warum Menschen der klassischen Gentechnik skeptisch gegenüber stehen. Denn als sie in den 1980er Jahren entwickelt wurde, entstand eine Risikowahrnehmung mit dem Fokus auf den potenziellen Gefahren. Die meisten Leute bedenken aber nicht, dass die konventionell gezüchteten Pflanzen auf unseren Tellern so auch nicht in der Natur vorkommen. In den 1950er Jahren wurden in der klassischen Züchtung Mutagenese-Techniken mittels Bestrahlung oder Chemikalien großflächig eingesetzt, ohne Wissen darüber, was im Genom passierte. Oder Beispiel Triticale: Wer Angst vor Gentechnik oder Genomeditierung hat, sollte sich mal diese künstliche Kreuzung aus Roggen und Weizen vor Augen führen. Dabei wurden zehntausende zusätzliche Gene in ein neues Genom kombiniert. Zwischen diesem Vorgehen und einer gezielten Genomeditierung liegen also Größenordnungen an Unsicherheiten. Genomeditierung birgt meiner Ansicht nach kein erhöhtes Risiko im Vergleich zur klassischen Züchtung des 20. Jahrhunderts. Aber es ist natürlich immer einfacher, den vorliegenden Informationen zu vertrauen, wenn man vom Fach ist. Für Leute, die sich beruflich nicht damit beschäftigen, ist dieses Vertrauen schwerer aufzubringen.

Neue Züchtungstechniken sind schneller und präziser als klassische Züchtungsverfahren. Angesichts der prekären Ernährungssicherheit und des ständigen Wettlaufs gegen Krankheitserreger ist diese Geschwindigkeit essenziell. Wenn Pflanzen nicht nur als Nahrungsgrundlage, sondern auch als Basis für kohlenstoffbasierte Produkte in der Bioökonomie dienen sollen, kann man sich Teilausfälle in der Produktion erst recht nicht leisten. Mit der Genomeditierung können wir gezielter züchten, um Sorten zu entwickeln, die hohe Erträge mit wichtigen Resistenzen kombinieren und Nutzpflanzen widerstandsfähiger gegen sich verändernde klimatische Bedingungen machen.

Das generelle Hauptziel von dem DRIVE-Projekt ist es, Weizen resistenter gegenüber zukünftigen klimatischen Bedingungen und Krankheitserregern zu machen. Der entscheidende Gewinn ist die Fähigkeit, bioinformatische Vorhersagen zu treffen. Da es unmöglich ist, die tatsächlichen zukünftigen Klimabedingungen – wie etwa die Kombination aus Niederschlag, Temperatur und Tageslänge für das Jahr 2050 in Deutschland – im Feld zu testen, müssen wir anders vorgehen: Unsere Bioinformatik-Projektpartner entwickeln Modelle, die vorhersagen, wie sich bestimmte Weizengenotypen unter den möglichen Umweltbedingungen verhalten werden. Und die besten dieser vorhergesagten Genotypen müssen dann auch tatsächlich erzeugt werden. Die konkrete Aufgabe von unserem Projektteil ist die Etablierung der gezielten Züchtungstechnik, also wieder ein Proof of Concept, um die notwendige Pipeline zum Laufen zu kriegen. Die größte technische Herausforderung besteht hierbei in der Transformations- und Regenerationsfähigkeit von Weizen, insbesondere bei landwirtschaftlich nutzbaren Elite-Weizenlinien, die bisher noch nicht zuverlässig und einfach transformiert werden konnten. Es ist nämlich nicht selbstverständlich, fremde Gene gezielt in diese Linien einzubringen. Aber mein Mitarbeiter Philipp Berg erzielt gerade erste Erfolge.

Das Interview führte Tamara Worzewski