Viruskranke Wintergerste: Resistente Sorten dank Gen-Schere

Die Genom-Editierung schürt große Hoffnungen, Ackerfrüchte züchterisch zu verbessern und gegen Krankheiten und Klimawandel zu wappnen. Um etwa Viruskrankheiten in Gerste zu bekämpfen, ist Resistenzzüchtung wichtig.

Forscher des Leibnitz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) haben jetzt ein Gen der Gerste mit der Gen-Schere Crispr Cas9 so verändert, dass sich neue Resistenzen gegen bedeutende Viren nutzen lassen.  

Für Viren sind mehr oder minder alle Getreidearten anfällig. Das gilt in Gerste für

• Gerstengelbmosaikvirus (BaYMV) und
• Mildes Gerstenmosaikvirus (BaMMV).

Beide können bis zu 50 Prozent Ertragseinbußen verursachen. Sie werden über Mikroorganismen im Boden auf die Pflanzen übertragen. Allerdings sind fast alle aktuellen Gerstensorten dagegen resistent.

Die Sortenunterschiede sind zum Teil deutlich. Eingekreuzte Toleranz gibt es seit einigen Jahren in Gerste zum Beispiel in den Sorten Paradies, Sensation, Novira, Exquis oder Integral gegen das Gelbverzwergungsvirus.

Material aus der eigenen Genbank brachte in alten Landrassen und wilden Verwandten von Gerste Erfolg. Das Gen PDIL5-1, das an dreidimensionalen Proteinstrukturen beteiligt ist, ist demnach zentral für die Resistenz gegen Viren.

Den „Anfälligkeitsfaktor“ nutzen die Viren, um sich im Pflanzengewebe zu vermehren. Das Material aus der Genbank enthielt Varianten des PDIL5-1-Gens. Durch Mutationen konnten die Viren sie nicht mehr zur Vermehrung nutzen.

Das Einkreuzen der resistenten Genvarianten ins vorhandene Zuchtmaterial ist aber zeitaufwendig. Mit der Genschere Cas9 ließ sich das PDIL5-1 Gen in zwei anfälligen Gerstensorten durch gezielte Mutagenese genau wie in den resistenten Landrassen ausschalten.

So sind sie deutlich schneller und ohne darüber hinausgehende genetische Veränderungen in den Gerstensorten zum Erfolg gekommen. Die gezielt veränderten Pflanzen waren im Gewächshausversuch resistent gegen BaMMV und es gab keine negativen Auswirkungen auf Wachstum und Ertrag.