Riesen-Genom der Ackerbohne entschlüsselt
Ein internationales Konsortium hat das gigantische Genom der Ackerbohne entziffert und analysiert. Jetzt könnte die proteinreiche Hülsenfrucht eine echte Soja-Alternative werden.
Wird die Ackerbohne die Sojabohne der gemäßigten Zone? Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung hat das Genom der Hülsenfrucht entschlüsselt und damit ganz neue Optionen für die Züchtung eröffnet. Über die Genomanalyse berichtet das Team in der Fachzeitschrift „Nature“.
Bislang ist die Sojabohne für Lebensmittel- und Viehwirtschaft von hoher Bedeutung: Sie enthält viel Protein und bringt es auf einen hohen Ertrag. Doch Soja ist für den Anbau in Deutschland wenig geeignet, und insbesondere der Anbau in Übersee geht mit Umweltproblemen einher. Anders die Ackerbohne: Sie gedeiht in unserer Region und hat ein hohes Ertragspotenzial, das bislang jedoch verschlossen blieb.
Züchtung für bessere Nährstoffqualität
Die Züchtung der Ackerbohne verfolgt mehrere Ziele: Die Früchte sollen möglichst geringe Mengen der Gerbstoffe Vicin und Convicin enthalten und auch wenig Phytase und Proteasehemmer. Sie alle wirken antinutritiv und behindern die Nährstoffaufnahme. Dafür soll die Ackerbohne um so mehr essentielle Aminosäuren bilden, die zum menschlichen Bedarf passen. All das möchte die Züchtung erreichen, ohne dass der Ertrag sinkt oder die Pflanzen anfälliger für Krankheiten, Schädlinge oder andere Stressfaktoren werden. Bislang ging das vor allem per Versuch und Irrtum.
Denn bislang war es zu schwierig, das rund 13 Milliarden Basen große Genom der Ackerbohne zu entschlüsseln. Allein das erste der sechs Chromosomen ist größer als das gesamte menschliche Genom. Mittels moderner Sequenzierungsmethoden ist es nun jedoch gelungen, den Großteil des Genoms zu entziffern und in der richtigen Reihenfolge zusammenzusetzen. Dabei stellte sich unter anderem heraus, dass das Genom nicht etwa durch die Verdoppelung ganzer Abschnitte so groß geworden ist, sondern durch eine enorme Zunahme sogenannter Retrotransposons.
Genetische Grundlagen für Samengröße identifiziert
Dass die nun vorliegende Genomsequenz jedoch nicht nur hilft, die Evolution der Ackerbohne besser zu verstehen, sondern handfeste Vorteile für die Züchtung birgt, hat das Team gleich mit bewiesen: „Um die praktische Anwendung der Genomsequenz zu demonstrieren, entwickeln wir einen Test zur gezielten Genotypisierung und nutzen hochauflösende genomweite Assoziationsanalysen, um die genetischen Grundlagen der Samengröße und der Nabelfarbe zu entschlüsseln“, sagt Murukarthick Jayakodi vom IPK und Erstautor der Studie. Die Samengröße ist ein wichtiger Faktor für den Ertrag, und die Nabelfarbe hat etwas mit Verbraucherpräferenzen zu tun: Bohnen mit blassem Nabel sind beliebter.
„Die vorgestellten Ressourcen stellen eine genombasierte Züchtungsplattform für die Ackerbohne dar, die es Züchtern und Genetikern ermöglicht, die Verbesserung der nachhaltigen Proteinproduktion in mediterranen, subtropischen und nördlichen gemäßigten agro-ökologischen Zonen zu beschleunigen“, resümiert der IPK-Forscher.
bl
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