Gerste mit Resistenz gegen den Gerstengelbmosiakvirus BaYMV

Das Problem

    ►  Das Gerstengelbverzwergungsvirus (Barley Yellow Dwarf Virus, BYDV) und das

         Gerstengelbmosaikvirus (Barley Yellow Mosaic Virus, BaYMV) zählen in Deutschland zu den

         folgenschwersten Viruskrankheiten bei der Gerste

    ►  werden über Mikroorganismen im Boden auf Pflanzen übertragen

    ►  führt in Europa und Asien Ertragsverluste von bis zu 50 Prozent

    ►  eine Bekämpfung des Virus oder des Überträgers ist nicht möglich

    ►  durch genetische Anpassungen überwinden immer mehr Schaderreger natürliche Abwehr der

         Pflanzen

    ►  Die klassische Züchtung ist sehr zeitaufwändig und bei ihr werden die Erbanlagen der Eltern neu

         kombiniert. Es entstehen neue Kombinationen, gleichzeitig gehen aber auch bewährte

         Eigenschaften verloren

Die Idee

Wintergerste resistent gegen das Gelbmosaikvirus machen

• Identifikation neuer Resistenzquellen 
• Nutzung zeitsparender Züchtungsverfahren

Die Umsetzung

Isolation des für Virus-Resistenz in der Gerste verantwortliche Gens;

Veränderung des Gens mithilfe der Genschere CRISPR/Cas9 mit dem Ziel, dass für die Wintergerste neue modifizierte Gene zur Verfügung stehen, die zu einer Resistenz gegen die Gerstenmosaikvirose führen.

Die Story

Die Resistenzzüchtung spielt eine wichtige Rolle im Kampf gegen die Erreger der Gerstenmosaikvirose. Zwar sind fast alle aktuellen Wintergerstensorten resistent gegen diese Viren, einige Virusstämme konnten die bestehenden Resistenzen durch genetische Anpassungen jedoch bereits überwinden, so dass ein breites Durchbrechen der natürlichen Abwehr nur noch eine Frage der Zeit ist. Angesichts der Langwierigkeit züchterischer Maßnahmen besteht daher ein dringender Bedarf, neue Resistenzquellen zu identifizieren und über beschleunigte Verfahren für die Züchtung zu erschließen.

Auf der Suche nach Resistenzgenen in alten Sorten und wilden Verwandten der Gerste hat ein Forschungsteam unter Führung des IPK Leibniz-Institutes Material aus der Genbank des Institutes untersucht. Bei einer asiatischen Gersten-Landrasse wurde eben jene Veränderung entdeckt, die unempfindlich gegen das Virus ist: Man konnte ein Gen (PDIL5-1) identifizieren, das die Viren für ihre Vermehrung nutzen. Einige Varianten dieses Gens sind durch Mutationen so verändert, dass die Viren sich nicht mehr vermehren können.

Das Einkreuzen solcher Resistenz-vermittelnder Genvarianten in das vorhandene Zuchtmaterial ist mühsam und zeitaufwändig. Daher nutzten die Forscher die Genschere CRISPR/Cas9, um das PDIL5-1 Gen in zwei anfälligen Gerstensorten gezielt auszuschalten und auf diese Weise deutlich schneller und ohne weitere genetische Veränderungen in den Gerstensorten das gewünschte Resultat zu erzielen.

Die Ergebnisse waren mehr als vielversprechend. Die gezielt veränderten Pflanzen waren im Gewächshausversuch nicht nur resistent gegen eine Infektion mit dem Gerstenmosaikvirus (BaMMV), sondern es gab auch keine negativen Auswirkungen auf Wachstum und Ertrag

Die Wissenschaftler haben anhand von Laborpflanzen experimentell gezeigt, dass die gezielte Veränderung der Gerste mit dem PDIL5-1 Gen funktioniert und zu der erwünschten Resistenz führt. Würde der Prozess nun mit Gerstensorten wiederholt, die landwirtschaftlich angebaut werden, könnten, so die Wissenschaftler, in etwa zwei Jahren auch hier resistente Sorten zur Verfügung stehen. Dann allerdings müssten sie erst noch im Feld getestet werden, um zu prüfen, ob die Virusresistenz auch unter natürlichen Umweltbedingungen, wie zum Beispiel unterschiedliche Witterung oder Bodenbeschaffenheiten, auch weiter Bestand hat.

Quellen und Links