Die Gerste (Hordeum vulgare) gilt weltweit als viertwichtigste Getreideart. In der Braunation Deutschland ist sie nach dem Weizen sogar die Nummer zwei der angebauten Kulturarten. Angesichts des Klimawandels steht die Landwirtschaft jedoch vor der Herausforderung, Erträge auch unter veränderten Umweltbedingungen zu sichern. Um die Anpassungsfähigkeit der Gerste an diese Veränderungen zu stärken, rücken genetische Eigenschaften in den Fokus, die das Wachstum und die Blütezeit der Pflanze steuern. Eine Studie unter Leitung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) liefert hierzu neue, entscheidende Erkenntnisse.

Mutation im Gen PPD-H1 sorgt für späte Gerstenblüte

Den Forschenden gelang es, die genetische Ursache zu entschlüsseln, warum bestimmte Gerstensorten an langen Frühlingstagen später blühen und damit höhere Erträge erzielen können. Entscheidend ist dafür eine Mutation von SNP22 (Single Nucleotide Polymorphism) im Gen PPD-H1, die für die spätere Blüte verantwortlich sind. „Unsere Daten zeigen eindeutig, dass diese kleine, aber entscheidende genetische Veränderung im PPD-H1-Gen der Auslöser für die verzögerte Blüte unter Langtagbedingungen ist“, erklärt Rajiv Sharma, Erstautor der Studie.

Alle modernen spätblühenden Gerstenvarianten lassen sich demnach auf einen Ursprungshaplotyp (H10) zurückführen, der in den Wildgersten aus Israel vorkommt. Für die Studie wurde das Erbgut von mehr als 2.000 Gerstenproben analysiert, darunter Wild- und Kulturgerste. Außerdem wurden Feldversuche und genomweite Assoziationsstudien durchgeführt. Auch eine 6.000 Jahre alte Gerstenprobe aus Israel wurde untersucht.

Späte Anpassung der Eigenschaften

Wie das Team in der Fachzeitschrift Theoretical and Applied Genetics schreibt, entstand die genetische Veränderung erst nach der Domestizierung der Gerste in der südlichen Levante, der heutigen Ostküste des Mittelmeeres und des dortigen Hinterlandes. „Es war also keine Eigenschaft, welche die kultivierten Gersten von Anfang an hatten, sondern eine spätere Anpassung, die in der Kulturpflanze auftauchte und die Verbreitung der Gerste auch in Europa ermöglichte“, erklärt Kerstin Neumann, Leiterin der Arbeitsgruppe „Automatisierte Pflanzenphänotypisierung“ am IPK.

Potenzial für Pflanzenzüchtung und Landwirtschaft

Die Studie liefert damit wichtige Erkenntnisse für die Pflanzenzüchtung, um die Gerste künftig resilienter zu machen, und bietet Landwirtinnen und Landwirten die Chance, stabilere Erträge zu erzielen.

bb