Wintergerste: Alte Landrassen offenbaren Weg zur Virusresistenz
Durch Genanalysen an alten Landrassen der Wintergerste sind Pflanzenforschende aus Gatersleben auf einen molekularen Mechanismus gestoßen, mit dem sich virusresistente Gerstensorten erzeugen lassen.
Ertragsverluste von bis zu 50 % – das sind die möglichen Folgen, wenn das Gerstengelbmosaikvirus oder das Milde Gerstenmosaikvirus Wintergerste infizieren. Glücklicherweise geschieht das nur noch selten, weil heutige Kultursorten über Resistenzen gegen diese Viren verfügen. Zuletzt jedoch traten immer häufiger Virusstämme auf, die diese etablierten Resistenzmechanismen überwinden konnten. Großflächige Ernteausfälle wären damit nur eine Frage der Zeit gewesen. Ein Forschungsteam des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) verspricht nun Abhilfe.
Viren benötigen das Gerste-Gen PDIL5-1 zur Vermehrung
Wie die Fachleute im „Plant Biotechnology Journal“ berichten, ist es ihnen gelungen, einen neuen Resistenzmechanismus in Wintergerste zu etablieren. Dazu hatten die Forschenden zunächst die Genbank des IPK nach alten Landrassen und wilden Verwandten der Kulturgerste durchsucht. „Diese Untersuchungen haben ergeben, dass das Gen PDIL5-1, das an der Entstehung dreidimensionaler Proteinstrukturen beteiligt ist, auch eine zentrale Rolle für die Resistenz von Pflanzen gegen diese Viren spielt“, erklärt IPK-Forscher Robert Hoffie.
Video aus DIE BIOPIONIERE: Robert Hoffie – Der Gerstenkönner
Normalerweise nutzt das Virus dieses Gen, um sich in den Pflanzenzellen zu vermehren. In der Genbank fanden sich jedoch abweichende Formen dieses Gens, wie Hoffie erläutert: „Eine entscheidende Erkenntnis für uns war, dass resistentes Genbankmaterial Varianten des PDIL5-1-Gens enthielt, die durch Mutationen ihre Funktion verloren hatten und so nicht mehr von den Viren für ihre Vermehrung benutzt werden konnten.“
Schnelle Anpassung durch Genomeditierung
Mittels der Genschere CRISPR/Cas9 konnte das Forschungsteam das PDIL5-1-Gen in zwei anfälligen Gerstensorten ausschalten und so den erhoffen Effekt erwirken: „Die gezielt veränderten Pflanzen waren im Gewächshausversuch nicht nur resistent gegen eine Infektion mit dem Gerstenmosaikvirus, sondern es gab auch keine negativen Auswirkungen auf Wachstum und Ertrag“, freut sich Hoffie.
Das Forschungsteam vermutet nun, dass Gene der PDIL-Familie auch in anderen Getreidearten relevant sein könnten, um Resistenzen gegen Viren zu vermitteln. Darüber hinaus konnte die Studie belegen, dass Genbanken wie die des IPK in Verbindung mit den modernen Methoden der Genomeditierung wertvolle, schnelle und hochpräzise Werkzeuge sein können, um Nutzpflanzen an neue Herausforderungen anzupassen.
bl
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