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Pflanzenzüchtung : Resistent durch Wiederholung

  • -Aktualisiert am

Die Gerste weiß sich gegen den Mehltau zu wappnen. Kölner Max-Planck-Forscher haben bei einigen Sorten einen erstaunlichen Resistenzmechanismus entschlüsselt.

          Gerste ist eine der ältesten Nutzpflanzen der landwirtschaftlichen Kulturgeschichte. Wie auch andere Pflanzen jedoch nicht gegen Schädlinge gefeit. In den zehntausend Jahren ihres Anbaus wurden viele Ernten vom Mehltau, einem Pilz, der das Getreide befällt, vernichtet. Aber nicht alle Gerstensorten sind dem Schädling schutzlos ausgeliefert. Eine ursprüngliche Zuchtform aus dem Hochland von Äthiopien weist eine natürliche Resistenz gegen alle Arten von Mehltaupilzen auf.

          Diese sogenannte Landrasse wurde in europäische Elitekultivare eingekreuzt und macht die teure Anwendung von Fungiziden gegen Mehltau dadurch überflüssig. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung in Köln haben zusammen mit Kollegen aus Frankreich, Dänemark und England jetzt ergründet, wie dieser natürliche Resistenzmechanismus funktioniert. Gleichzeitig konnten sie mit ihren Ergebnissen, die sie jetzt in der Zeitschrift "Nature" (Bd. 430, S. 887) vorstellen, ein Schlaglicht auf die Kulturgeschichte der Pflanzenzüchtung werfen.

          Natur weiß sich zu wehren

          Die Mehltaupilze gelangen normalerweise ins Innere der Pflanzenzelle, indem sie das sogenannte MLO-Protein, das in der Zellmembran von Gerste vorkommt, manipulieren. Genetische Versuche hatten bereits ergeben, daß eine im Labor erzeugte Mutation des MLO-Gens die Bildung des Proteins verhindert oder eine fehlerhafte Variante davon entstehen läßt. So wird dem Pilz die Grundlage entzogen, die Immunantwort der Pflanze zu unterwandern.

          Aber nicht nur im Labor können solche Mutanten hergestellt werden. Auch die Natur weiß sich mit den Veränderungen des MLO-Gens gegen Mehltaupilze zu wehren. Ein Stück dieses Gens taucht gleich neben dem regulären MLO-Gen in mehrfacher Ausführung im Genom der Mutante auf. Durch die Wiederholungen ist das Leseraster gestört. Das Gen kann nicht mehr korrekt abgelesen werden und das MLO-Protein wird nicht gebildet. Wenn es in Einzelfällen doch zur Bildung des Proteins kommt, kann der parasitische Pilz das Blatt befallen. Der Befall ist aber nicht stark und mit dem bloßen Auge kaum zu erkennen.

          Genetischer Fingerabdruck

          Die natürliche Resistenz des Getreides gegen Mehltau wurde bei der Gerste das erste Mal Ende der dreißiger Jahre des vergangenen Jahrhunderts an Pflanzen aus dem Hochland von Äthiopien entdeckt. Diese Sorten wurden in über 70 Prozent der in Deutschland angebauten Sommergersten eingekreuzt und machten sie dadurch resistent gegen die gefürchteten Mehltaupilze. Die Pflanzen, die auf natürliche Weise resistent sind, werden als MLO-Pflanzen bezeichnet.

          Die Wissenschaftler interessierten sich außerdem dafür, wann diese Mutation in der freien Natur entstanden ist. Eine Art genetischer Fingerabdruck der äthiopischen Landrassen der Gerste zeigte, daß sie vor ungefähr zehntausend Jahren zum ersten Mal auftrat. Diese Jahreszahl deckt sich mit der zeitlichen Datierung der ersten Kultivierung von Gerste. Die Forscher nehmen an, daß die Menschen damals diese Mutanten der Gerste auswählten und vermehrten, da sie von dem Schädling nicht befallen wurde und so die Ernte sicherer machte. In der Natur konnte sich diese Resistenz allerdings nicht durchsetzen. Das Fehlen des MLO-Proteins bewirkte eine frühere Alterung der Blätter. In den Zuchtformen ist das von untergeordneter Bedeutung, in der Natur hingegen führt es zu einem Wettbewerbsnachteil.

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