Reis ist eines der wichtigsten Grundnahrungsmittel der Welt und wird unter anderem in vielen afrikanischen Ländern südlich der Sahara angebaut. Die Reisproduktion in der Region wird jedoch durch das Rice Yellow Mottle-Virus (RYMV) bedroht. Es führt zu erheblichen Ernteausfällen, die vor allem für Kleinbauern existenzbedrohend sein können. Um diesem Problem zu begegnen, haben Forschende der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) gemeinsam mit einem Team des Institut de recherche pour le développement (IRD) in Montpellier erste RYMV-resistente Reissorten entwickelt, die als Vorstufe für die Genom-Editierung afrikanischer Elitesorten dienen sollen. Ihre Ergebnisse wurden im Fachjournal „Plant Biotechnology Journal“ veröffentlicht.

Genom-Editierung statt klassischer Züchtung

Die Übertragung des RYMV-Virus erfolgt über Tiere oder durch den Kontakt gesunder Reispflanzen mit infizierten Pflanzen. Prophylaktische Maßnahmen wirken nur begrenzt. „Der einzige wirkliche Schutz ist, Reissorten zu entwickeln, die ein Resistenzgen gegen RYMV besitzen, so dass die Pflanze unangreifbar wäre“, erklärt Yugander Arra, der Erstautor der Studie. Tatsächlich gibt es bereits afrikanische Reissorten, die gegen das Virus resistent sind. Doch sie liefern nur geringe Erträge. Kreuzungsversuche mit anderen ertragreichen Reissorten brachten bisher nicht den gewünschten Erfolg. Die Forschenden erprobten deshalb einen alternativen Weg mit der Genschere CRISPR-Cas.

Resistente Reispflanzen mit hohen Erträgen

Die Gene, die für die Resistenzbildung in den ertragsschwachen Reissorten verantwortlich sind, waren den Forschenden bereits bekannt. Vor allem das Gen RYMV2 – auch CPR5.1 genannt – erwies sich als vielversprechend. Es kodiert ein wichtiges Protein aus den Poren des Zellkerns. Wird es in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana ausgeschaltet, sind die Pflanzen gegen Krankheitserreger wie Viren, Bakterien und Pilze immun. Allerdings zu einem hohen Preis. Ohne das funktionsfähige Gen sind die Pflanzen in ihrem Wachstum stark eingeschränkt und produzieren kaum Samen. Zur Überraschung der Forschenden hatte das Ausschalten des Gens in asiatischen Reispflanzen der Sorte Oryza india einen anderen Effekt. Die Pflanzen wurden gegen das Virus immun – jedoch ohne Einbußen bei Wachstum oder Ertrag.

Genom-Editierung afrikanischer Elitesorten

Die Ergebnisse des Teams um Humboldt-Professor Wolf B. Frommer sprechen dafür, dass die Genom-Editierung des RYMV2-Gens ein vielversprechender Ansatz zur Bekämpfung der Reiskrankheit in Afrika ist. Als nächstes sollen die relevanten afrikanischen Elitesorten auf die gleiche Weise editiert und Kleinbauern in Subsahara-Afrika zur Verfügung gestellt werden.

dpd