Forscher der Uni Halle verbessern Weizen
Pflanzenwissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) haben eine neue Weizenlinie gezüchtet, die eine bessere Qualität als gängige Weizensorten hat. Dafür kreuzten sie zwei Kulturweizen mit einem Wildweizen. Die Körner der neuen Pflanze haben unter anderem einen höheren Proteingehalt, was sie auch für die Industrie interessant macht. Die Wissenschaftler konnten außerdem mehrere Abschnitte im Erbgut der Pflanzen ausfindig machen, die in Verbindung mit den besseren Eigenschaften stehen. Die Studie wurde in der internationalen Fachzeitschrift "PLOS ONE" veröffentlicht.
Eine reife Ähre des verbesserten Weizens
Nadja Sonntag
Weizen gehört zu den wichtigsten Kulturpflanzen der Welt. Seit Langem wird die Pflanze vom Menschen angebaut. "Weizen wurde vor mehreren Jahrtausenden im heutigen Vorderasien domestiziert. Dabei wurden nur Pflanzen mit speziellen Eigenschaften ausgewählt und vermehrt. Das hat das genetische Material der Pflanzen sehr stark eingeschränkt", sagt der Pflanzenwissenschaftler Prof. Dr. Klaus Pillen vom Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften der MLU.
Für ihre neue Studie kreuzten die Wissenschaftler um Pillen zwei aktuelle Weizensorten mit einer Wildweizenart. Die Nachkommen wurden anschließend auf dem Feld angebaut. "Die Qualität von Weizen hängt vom Proteingehalt, der Kornhärte und den Sedimentationswerten ab. Alle sind wichtig für die Backfähigkeit des Mehls, das aus den Weizenkörnern gewonnen wird", erklärt Pillen. Die Forscher untersuchten diese Eigenschaften bei den Pflanzen im Feld und stellten fest: Dank der Wildweizen-Gene erzielten die neuen Pflanzen immer leicht bessere Werte als ihre Eltern-Pflanzen. Der Proteingehalt stieg zum Beispiel um etwa ein Prozent. "Das mag nicht nach besonders viel klingen. Wenn man aber diesen Wert von einem Korn auf ein ganzes Feld oder die globale Agrarwirtschaft hochrechnet, ergibt sich daraus ein enormer Gewinn", so der Pflanzenforscher. Die Wissenschaftler fanden auch heraus, dass die neuen Pflanzen Nährstoffe im Boden effizienter umsetzen können: Selbst bei einem geringen Stickstoffgehalt im Boden lieferten sie die gleiche Qualität.
Die Gruppe untersuchte außerdem, welche Abschnitte im Erbgut der Pflanzen in Verbindung zu den gewünschten Eigenschaften stehen. Dazu fertigten Pillen und seine Mitarbeiter zunächst umfangreiche DNA-Analysen an und setzten die Daten dann in Verbindung mit den Eigenschaften, die sie bei den Pflanzen beobachtet hatten. Für Proteingehalt, Kornhärte und Sedimentationswerte konnten die Forscher so 16 Abschnitte im Erbgut bestimmen, welche die Ausprägung der Eigenschaften kontrollierten. In weiteren Studien sollen nun einzelne Gene identifiziert werden. Außerdem will die Gruppe prüfen, ob die neuen Pflanzen auch höhere Erträge liefern können und resistenter gegenüber Krankheitserregern sind.
Eine neue Sorte haben die Pflanzenwissenschaftler der Uni Halle mit ihrer Arbeit aber nicht gezüchtet. "Jede neue Pflanzenlinie muss zunächst beim Bundessortenamt angemeldet, überprüft und bestätigt werden, bevor sie als neue Sorte für den Saatgutverkauf zugelassen wird", so Pillen. Die Pflanzenfamilie aus Halle kann aber schon heute von Züchtern verwendet werden, um die gewünschten Eigenschaften in ihren Weizen zu kreuzen.
Wie Ergebnisse aus der Grundlagenforschung schneller den Weg in die Anwendung und damit in die Wirtschaft finden können, erforschen Wissenschaftler auch am WissenschaftsCampus Halle - Pflanzenbasierte Bioökonomie, dessen Sprecher Klaus Pillen ist. Der WissenschaftsCampus wird vom Land Sachsen-Anhalt und von der Leibniz-Gemeinschaft gefördert und von der MLU und von außeruniversitären Forschungseinrichtungen aus dem agrar- und pflanzenwissenschaftlichen Bereich betrieben.
Zur Publikation:
Nedelkou IP, Maurer A, Schubert A, Léon J, Pillen K (2017) Exotic QTL improve grain quality in the tri-parental wheat population SW84. PLOS ONE 12(7): e0179851. DOI: 10.1371/journal.pone.0179851
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