Reis mit Resistenz gegen das Rice Yellow Mottle Virus Eine Entwicklung für Afrika

In den 1970er-Jahren wurde auf einem Feld in Kenia erstmals ein neuer Krankheitserreger für Reispflanzen festgestellt: das «Rice Yellow Mottle Virus» (RYMV). Infektion mit dem Virus führt zuerst zu einer gesprenkelten Verfärbung und Verformung der Blätter, die Pflanzen verkümmern und liefern kaum noch Ertrag. Seither hat sich die Krankheit weit über Afrika ausgebreitet und führt bei Kleinbauern zu großen Einbußen bis hin zu totalen Ernteverlusten. Das ist besonders problematisch, weil Reis in vielen Regionen Afrikas ein Grundnahrungsmittel ist.

Eine direkte Behandlung der Viruserkrankung gibt es nicht. Die Verbreitung kann durch phytosanitäre Maßnahmen oder die Bekämpfung von Insekten, die für die Übertragung verantwortlich sind, ein geschränkt werden. Die wirksamste und einfachste Vorbeugung gegen die Virusinfektion wäre allerdings der Anbau einer virusresistenter Reissorte. Tatsächlich existieren in Afrika traditionelle Reissorten der Art Oryza glaberrima mit Resistenz gegen RYMV. Diese wird durch eine natürliche Mutation im RYMV2-Gen ausgelöst, das am Transport von Substanzen durch Poren im Zellkern beteiligt ist. Allerdings liefern diese lokalen Sorten nur sehr niedrige Erträge im Vergleich zu den heute in Afrika verbreitet angebauten Oryza sativa Kulturreis-Unterarten Indica und Japonica, die ursprünglich aus Indien und Japan stammen.

Wegen genetischer Unverträglichkeit lässt sich die Resistenzeigenschaft nicht durch klassische Kreuzungszüchtung aus dem afrikanischen Reis in die Elitesorten übertragen. Wissenschaftlern von der Heinrich Heine Universität Düsseldorf (D) und der Universität Montpellier (F), die als europäische Partner im internationalen «Healthy Crops»-Verbund mitwirken, haben jetzt erfolgreich die Genomeditierung als Züchtungswerkzeug eingesetzt. Mit Hilfe der CRISPR/Cas9 Technologie inaktivierten sie mit geringem Aufwand in der Oryza sativa Japonica-Reissorte Kitaake das OsCPR5.1-Gen, das dem RYMV2-Gen von Oryza glaberrima entspricht. Dadurch konnten sie die Resistenz der afrikanischen Reissorten in der produktiven Elitesorte reproduzieren.

Bei Infektionsversuchen mit RYMV zeigten nur 8 von 564 Pflanzen mit einem inaktivierten OsCPR5.1-Gen Symptome, während praktisch alle Pflanzen mit einem funktionellen Gen erkrankten. Die genomeditierten Reispflanzen sind somit fast vollständig resistent gegen die Virusinfektion. Sie zeigten keine ungewöhnlichen Veränderungen in Wuchs und anderen agronomischen Eigenschaften, auch der Ertrag war – zumindest im Gewächshaus – nicht beeinträchtigt.

Das eröffnet die Möglichkeit, die RYMV-Resistenz mittels Genomeditierung auch in andere, in Afrika verbreitet angebaute und lokal angepasste Indica und Japonica-Elitereissorten mit hohen Erträgen einzuführen, um so die Ernährungssicherheit der Kleinbauern zu verbessern. Um eine ausdauernde Resistenz sicherzustellen, wäre es sinnvoll, mehrere unabhängige Resistenzeigenschaften zu kombinieren.