Mehr Protein und mehr Ertrag: Genvariante macht Weizen nahrhafter

Hunger ist auch im Jahr 2022 weiterhin ein Problem, unter dem weltweit mehr als eine Milliarde Menschen leiden. Bei der Verbesserung dieser Situation können genveränderte Grundnahrungsmittel eine wichtige Rolle spielen. Forscher:innen haben nun eine Weizensorte erzeugt, die nicht nur nahrhafter, sondern auch potentiell ertragreicher ist als derzeit eingesetzte Varianten. Die neue Sorte könnte bereits in wenigen Jahren zur Verfügung stehen.

Foto: H.-J. Sydow, gemeinfrei, via Wikimedia Commons

Weizen ist ein wichtiges Grundnahrungsmittel

Weizen ist ein Grundnahrungsmittel mit weltweiter Bedeutung. Etwa 20 Prozent der global konsumierten Proteine und Kalorien kommen von dem Getreide, das ist mehr als bei jedem anderen Nahrungsmittel. Die Folgen des Klimawandels gehen aber auch an dem beliebten Brotgetreide nicht ohne Spuren vorbei und führen zu Ernteausfällen. Und sogar die Geopolitik kann Auswirkungen auf die Versorgung mit Weizen haben. So hat beispielsweise der Krieg in der Ukraine für Versorgungsengpässe gesorgt. Widerstandsfähigere und nahrhaftere Weizensorten sind daher wichtig für die Welternährung.

Das Weizengenom ist indes nicht nur sehr groß, sondern auch komplex. Dies resultiert in Schwierigkeiten bei der Suche nach Genvarianten, die sich positiv auf die Inhaltsstoffe und den Wachstum des Weizens auswirken. 2018 gelang es indes, das Genom des Weizens zu entschlüsseln, was bedeutet, das Forscher:innen nun andere Möglichkeiten zur Verfügung stehen.

Besserer Weizen dank Gentechnik

Diese Möglichkeiten hat ein Team rund um Laura Dixon vom John Innes Centre im britischen Norwich genutzt. Die Wissenschaftler:innen untersuchten Genvarianten, die beim Weizen für sogenannte „paarige Ährchen“ sorgen. Bei diesem Phänomen entwickelt der Weizen aus einem Rachisknoten statt einem zwei Ährchen. Die Forscher:innen konnten ermitteln, welche Genmanipulationen für solche paarige Ährchen verantwortlich sind und welche davon sich positiv auf den Ertrag und Nährstoffgehalt der Pflanzen auswirken können.

Und die Suche des Teams war von Erfolg gekrönt. Eine Mutation im Gen „Homebox Domain 2“ (HB2) bewirkt sowohl paarige Ährchen als auch eine Erhöhung des Proteingehalts. Das konnten die Forscher:innen mittels Zuchtversuche im Labor zeigen. Ein Feldversuch mit der neuen Sorte ps1 und gängigen Weizensorten sollte zeigen, ob diese Ergebnisse auch auf den Anbau im Freiland übertragbar sind.

Mehr Protein und mehr Ertrag

Und auch dieser Feldversuch verlief positiv. So positiv, dass die neue Sorte ps1 sogar besser wuchs als bei den Ve2rsuchen im Gewächshaus. Die Eigenschaften der neuen Sorte gleichen denen von herkömmlichen Weizensorten, allerdings enthalten die ps1-Weizenkörner etwa 25 Prozent mehr Protein wie die der Vergleichssorte. Außerdem war der Gehalt an freien Aminosäuren höher.

„Diese Zunahme im Proteingehalt geht nicht zu Lasten des Ertrags, so dass diese Entdeckung neben dem erhöhten Nährstoffgehalt auch für Züchter und Bauern wirtschaftlich ist. Wir hoffen zudem, dass wir bei weiterer Zucht Varianten entwickeln, die zusätzlich auch mehr Ertrag bringen„, so Scott Boden von der University of Adelaide, der an der Entwicklung der neuen Sorte beteiligt war.

Die entdeckte Genvariante macht es nach Ansicht der Forscher:innen möglich, neue Weizensorten zu entwickeln, die nahrhafter und vielleicht auch ertragreicher als herkömmliche Sorten sind. „Dies könnte dazu beitragen, Getreide mit höherem Nährstoffgehalten für Brot und Cerealien zu erzeugen, und so der Ernährungsversorgung zugute kommen„, erklärt Boden.

Die Forscher:innen gehen davon aus, derartige neue Weizensorten schon in zwei bis drei Jahren für Züchtungen bereitstellen zu können. Bis eine Ausbringung durch Landwirte erfolgen kann, würden sieben bis zehn Jahre vergehen.

via University of Adelaide