Die Idee

Zügige Züchtung von gegen das Bakterium widerstandsfähigen Äpfel durch

1. Rückgriff auf Resistenzeigenschaften (Resistenzgene) von Wildäpfeln
2. Verbesserung der Resistenz gegen Feuerbrand-Erreger ohne Verlust erwünschter Eigenschaften der etablierten Sorte

Die Umsetzung

1. Ein Resistenz-Gen aus Wildäpfeln wurde 2014 identifiziert und mit Hilfe gentechnischer Methoden in die Apfelsorte Gala übertragen. Die so entstandenen Äpfel sind widerstandsfähig gegen Feuerbrand-Infektion und enthalten kein artfremdes Erbmaterial, sondern nur Gene aus dem Apfel-Genpool (Cisgenese)
2. Mithilfe von CRISPR/Cas konnte ein Gen gezielt ausgeschaltet werden, das die Empfindlichkeit der Äpfel gegenüber den Feuerbrand-Erregern erhöht. In einem vergleichsweise kurzen Zeitraum wurden Äpfel entwickelt, die besser gegen das Virus geschützt sind, während alle übrigen gewünschten Pflanzeneigenschaften unverändert blieben.

Die Story – Resistenz mithilfe der cis-Genese

Wissenschaftler der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich, des Julius-Kühn-Institutes (JKI) Dresden-Pillnitz sowie der Universität Wageningen (Niederlande) verfolgen schon seit Jahren das Ziel, geeignete Resistenz-Gene aus Wildäpfeln mit Hilfe gentechnischer Methoden in gängige Apfelsorten zu übertragen.

2014 wurde ein wirksames Resistenzgen in einem Wildapfel identifiziert und in die Sorte Gala übertragen.

Das besondere des Ansatzes ist, dass die so entstandenen Äpfel am Ende kein artfremdes Erbmaterial enthalten, sondern nur Gene aus dem Apfel-Genpool, die auch mit konventioneller Züchtung eingekreuzt werden könnten, allerdings würde das Jahrzehnte dauern.  Die Früchte sind dann nicht transgen (lat. trans = jenseits der Artgrenzen), sondern cisgen (lat. cis = diesseits). Durch die gezielte Genübertragung lassen sich den etablierten Sorten gewünschte Eigenschaften aus anderen Sorten oder wilde Verwandten zufügen

Apfelpflanzen mit dem eingebrachten Resistenzgen gegen Feuerbrand, wurden 2016 bis 2021 auf einem Gelände der Schweizer Forschungseinrichtung Agroscope angebaut. Laborversuche hatten zuvor gezeigt, dass diese Pflanzen eine hohe Resistenz gegen Feuerbrand aufweisen. Von der Genübertragung in die Apfelzellen bis zur Identifizierung der feuerbrandtoleranten Apfelpflanzen dauerte der Vorgang rund 1,5 Jahre.

Inzwischen liegen die Ergebnisse des fünfjährigen Freilandversuchs vor: Die cisgenen Apfelbäume waren wie erwartet widerstandsfähig gegen Feuerbrand-Infektion. Es zeigten sich bei Pflanzenwuchs und biochemischen Eigenschaften keine unerwarteten oder nachteiligen Unterschiede zu unveränderten Apfelbäumen.

Die Story – Resistenz mithilfe der Genschere CRISPR/Cas 9

Durch den gezielten Eingriff in das Erbgut einer etablierten Sorte lassen sich einzelne Eigenschaften verbessern, ohne jedoch sämtliche anderen erwünschten Eigenschaften zu beeinflussen oder gar zu verlieren. Italienische Wissenschaftler haben die innovative Technik erfolgreich eingesetzt, um die belieben Apfelsorten Gala und Golden Delicious vor Erreger, dem Bakterium Erwinia amylovora , zu schützen

Im Jahr 2021 ist es den Forschenden gelungen, mithilfe der Genschere CRISPR/Cas eine Feuerbrandresistenz in gängigen Apfelsorten zu erzeugen. Mittels der Genschere konnte ein Gen (MdDIPM4) ausgeschaltet werden, von dem bekannt ist, dass es deren Empfindlichkeit gegenüber den Feuerbrand-auslösenden Bakterien (Erwinia amylovora) erhöht. Die Wissenschaftler konnten auf diesem Wege eine Reduktion der Feuerbrandsymptome auf etwa die Hälfte erreichen, das heißt, die Pflanzen sind nach einer Infektion deutlich unempfindlicher gegen Befall und Schädigungen durch Feuerbrand.

Es hat sich zudem gezeigt, dass sich innerhalb eines – im Vergleich zu konventionellen Züchtungsmethoden – deutlich verkürztem Zeitraum krankheitsresistente Pflanzen entwickeln lassen, ohne die übrigen gewünschten Pflanzeneigenschaften bewährter Sorten zu verändern oder zu verlieren. (sas)