Kichererbsengene in noch nie dagewesener Detailtiefe katalogisiert, um Nahrungsmittelversorgung trotz Klimaerwärmung zu sichern
In einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, hat ein internationales Forscherteam, dem auch Skoltech-Forscher angehören, die DNA von über 3 000 Kichererbsenpflanzen untersucht und alle möglichen genetischen Variationen der Art katalogisiert. Das Team schlägt ein Züchtungsmodell zur Nutzung dieser Daten vor, um die landwirtschaftlich wertvollen Eigenschaften zu verbessern und die Genomvielfalt zu gewährleisten, um die Erträge zu maximieren und die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel zu verbessern. Kichererbsen werden unter anderem in Südasien und Afrika südlich der Sahara verzehrt und stellen eine wertvolle Alternative zu tierischem Eiweiß für die Ernährung der wachsenden Weltbevölkerung dar.
Kichererbsen
Credit: Pavel Odinev/Skoltech
Die Kichererbse ist eine der ältesten Kulturpflanzen der Welt, die seit etwa 8.000 Jahren angebaut wird. Ihre Samen sind in vielen Teilen Asiens, Afrikas und Lateinamerikas ein Grundnahrungsmittel, insbesondere in Indien, Myanmar, Äthiopien, Mexiko und den Ländern des Mittelmeerraums. Zusammen mit anderen Hülsenfrüchten - wie Bohnen, Sojabohnen und Linsen - sind Kichererbsen eine wichtige Quelle für Eiweiß, Kalzium, Eisen, Phosphor und andere Mineralien und Vitamine. Der sehr hohe Proteingehalt von bis zu 25 Gewichtsprozent in Kichererbsen ist besonders wichtig, wenn man bedenkt, dass der Fleischkonsum in den Industrieländern zurückgeht und dass pflanzliche Lebensmittel für Menschen in ärmeren Ländern die wichtigste Proteinquelle bleiben werden.
"Die Weltbevölkerung wächst, und um Hunger zu vermeiden, müssen wir uns auf qualitativ hochwertige Pflanzen, einschließlich Kichererbsen, verlassen. Bis 2050 werden wir einen Eiweißmangel erleben, und um die steigende Nachfrage befriedigen zu können, müssen wir jetzt damit beginnen, ertragreiche, an die Klimaerwärmung angepasste Züchtungen vorzubereiten", erklärte Studienmitautor Laurent Gentzbittel, der das Digital Agriculture Lab und das Project Center for Agro Technologies bei Skoltech leitet.
Die Arbeit von Gentzbittel und seinen Kollegen hilft uns, diese Herausforderung durch genomikgestützte Züchtung zu meistern. Das bedeutet, dass die DNA von Nutzpflanzen sequenziert wird, um die Gene zu identifizieren, die für nützliche Eigenschaften wie hohe Erträge und Widerstandsfähigkeit gegen Schädlinge und Trockenheit verantwortlich sind, und dass diese Informationen genutzt werden, um neue Züchtungen auf sehr gezielte Weise zu erhalten: Man weiß, welche Eigenschaften man haben will und wo man sie bekommen kann, auch von den wilden Verwandten der Kichererbse.
Dies bringt uns zu dem Problem der erodierten genetischen Vielfalt, bei dem die Genomsequenzierung ebenfalls helfen könnte. Bei der Domestizierung einer Art entnimmt der Mensch die einzelnen Pflanzen, die seinen Bedürfnissen entsprechen, so dass wir nur eine Teilmenge des Genpools erhalten. Im Laufe der Jahrtausende schränkt die Züchtung die genetische Vielfalt weiter ein, da sie selektiv ist. Die genetische Vielfalt ist jedoch genau die Reserve, die eine Art braucht, um sich an neue Krankheitserreger oder steigende Temperaturen anzupassen, denn die Anpassungen können nur aus den Genen der Pflanzen stammen.
"Selbst bei den heimischen Kichererbsen gibt es zwei sehr unterschiedliche Sorten, und die Kochgewohnheiten in einem bestimmten Land bevorzugen in der Regel nur eine von ihnen. Das bedeutet, dass sie praktisch als zwei verschiedene Waren angebaut und verkauft werden, und das wird wahrscheinlich auch so bleiben. Dies hindert uns jedoch nicht daran, die nützlichen Eigenschaften der einen Sorte zu nutzen und sie in die andere einzuführen. Die Desi-Kichererbsen werden immer noch eindeutig als Desi erkennbar sein, aber möglicherweise mit einigen nützlichen Genen aus der Kabuli-Sorte und umgekehrt", fügte Gentzbittel hinzu.
Die Studie, über die in diesem Artikel berichtet wird, ist ein großes Gemeinschaftsprojekt, an dem Wissenschaftler aus 40 Forschungszentren beteiligt waren. Die Skoltech-Forscher des Teams waren unter anderem für die Vorhersage des Kichererbsenertrags auf der Grundlage der Kenntnis des Genoms mit Hilfe ihrer eigenen, zuvor entwickelten Methode verantwortlich.
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