Bis 2025 soll die Weltbevölkerung auf rund 9,7 Milliarden Menschen anwachsen, deren Ernährung eine globale Herausforderung wird. Längst wird daran geforscht, Grundnahrungsmittel wie Reis ertragreicher und auch hinsichtlich der Inhaltsstoffe nahrhafter zu machen. Beispielsweise enthalten sogenannte HAHP-Reisorten (high amylose, high protein) im Vergleich zu herkömmlichen Reissorten besonders viel Protein und das Kohlenhydrat Amylose und sind damit vor allem für Menschen mit Proteinmangel und auch für Diabetiker geeignet. Forschenden des Internationalen Reisforschungsinstituts (IRRI) auf den Philippinen und des Max-Planck-Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam ist es nun gelungen, neue HAHP-Reissorten zu entwickeln.

Kreuzungen, Genanalysen und Genom-Editierung als Grundlage

Herkömmliche Reissorten besitzen einen niedrigen Proteingehalt von 2 bis 8 % und einen hohen Kohlenhydratanteil von bis zu 80 %. Welche Gene für diese Zusammensetzung verantwortlich sind, hat das Forscherteam durch Kreuzungsexperimente zwischen den Reissorten Samba Mahsuri und IR36ae sowie mithilfe von DNA-Analysen herausgefunden.

Wie das Team in der Fachzeitschrift „PNAS“ berichtet, wird die schwer verdauliche Amylose im Reiskorn durch das Gen sbeIIb beeinflusst und damit auch der glykämische Index. Der glykämische Index besagt, wie stark ein kohlenhydrathaltiges Lebensmittel auf den Blutzuckerspiegel wirkt und ob es für Diabetiker geeignet ist. Den Forschenden zufolge gelang es mithilfe der Genschere CRISPR-Cas durch den Austausch einer einzelnen Base des sbeIIb-Gens, den Amylose-Gehalt im Reiskorn um 8 % anzuheben und zugleich den glykämische Index um 60 % zu reduzieren. 

Wertvolle Inhaltsstoffe und hohe Erträge

Darüber hinaus überzeugt der neu entwickelte Reis mit weiteren wichtigen Inhaltsstoffen: Er enthält eine Fülle essenzieller Aminosäuren wie Histidin, Isoleucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin und Valin. Diese lebenswichtigen Aminosäuren müssen über die Nahrung aufgenommen werden, weil sie vom Körper nicht selbst produziert werden können. „Die neuen Reissorten könnten in Regionen eine wichtige Quelle für Proteine und essenzielle Aminosäuren wie Lysin werden, in denen Reis ein Grundnahrungsmittel ist“, sagt Alisdair Ferni vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie.

Noch etwas ist besonders an den neu entwickelten Sorten: Den Forschenden zufolge liefern die neuen Pflanzen ähnlich hohe Erträge wie sogenannte Hochertragssorten, was für HAHP-Reis nicht selbstverständlich ist. 

Mögliche EU-Zulassung für gentechnikfreie Reissorten

Neben den neuen genom-editierten Pflanzen konnten die Forschenden den proteinreichen und zuckerarmen Reis auch mithilfe konventioneller Züchtung herstellen. „Solcher HAHP-Reis wäre deshalb nicht von einer künftigen Änderung des EU-Gentechnikgesetzes betroffen, denn er ist ja nicht gentechnisch verändert. Er könnte also auch in der EU zugelassen werden“, sagt Rhowell Tiozon Jr. vom Internationalen Reisforschungsinstitut.
Die Forschenden wollen nun die gezielte Züchtung künftig auch an Reissorten in Asien und Afrika vornehmen und so die Nahrungsgrundlage für möglichst viele Menschen verbessern.

am/bb