WUR: „Heiliger Gral“ der Landwirtschaft entdeckt

Forscher von KeyGene und der Wageningen University & Research (WUR) haben in Zusammenarbeit mit Kollegen aus Japan und Neuseeland ein Gen entdeckt, das es ermöglichen wird, Samen von Kulturpflanzen zu produzieren, die genetisch mit der Mutterpflanze identisch sind und keine Bestäubung benötigen. Dieses Phänomen, das Apomixis genannt wird, ermöglicht es Pflanzen mit einer erwünschten Kombination von Merkmalen, viele Nachkommen mit derselben erwünschten Kombination von Genen wie die Mutterpflanze zu erzeugen, teilt WUR mit.

Es wird erwartet, dass die Entdeckung, an der 15 Jahre gearbeitet wurde, in den kommenden Jahren zu wichtigen Innovationen in der Pflanzenzucht führen wird. Das gefundene Gen erhielt den Namen PAR, eine Abkürzung für Parthenogenese, den Prozess, bei dem Eizellen zu Pflanzenembryonen heranwachsen, ohne dass die Eizellen befruchtet werden.
Die Apomixis gilt als der „heilige Gral“ der Landwirtschaft, heißt es weiter. Da apomiktische Pflanzen 'klonale' Samen aus der Mutterpflanze hervorbringen, ermöglicht das Verfahren die Erfassung einzigartig überlegener Kombinationen von Pflanzenmerkmalen auf einen Schlag. Die Apomixis kann daher die Züchtung innovativer Nutzpflanzen beschleunigen, die Saatgutproduktion kostengünstiger machen und die Vorteile der Hybridzüchtung für viel mehr Nutzpflanzenarten auf der Welt nutzbar machen. Obwohl die Bedeutung der Apomixis für die Landwirtschaft seit langem anerkannt ist, wurde sie in der Praxis der Pflanzenzüchtung noch nicht erfolgreich eingesetzt. 2018 wurde ein Gen entdeckt, das für die Parthenogenese bei Reis genutzt werden kann, aber die Wissenschaftler wissen jetzt, dass dieses Gen leider nicht außerhalb der Gräser funktioniert, so WUR.

Während alle Pflanzen PAR-Gene enthalten, verfügen die Pflanzen mit Apomixis über ein zusätzliches Stück DNA. Weitere Analysen ergaben, dass es sich bei dem zusätzlichen DNA-Stück um ein sogenanntes Transposon handelte: ein DNA-Stück, das innerhalb der Pflanzen-DNA „springen“ kann. Die Forscher vermuten nun, dass diese springenden Gene in beiden Pflanzenarten unabhängig voneinander im Promotor des PAR-Gens gelandet sind und dass es sich um einen Fall von paralleler Evolution handelt. Eine wichtige Folgefrage sei nun, ob das PAR-Gen aus dem Löwenzahn und die neuen Erkenntnisse über die Genetik der Apomixis zur Züchtung von Nutzpflanzen mit genetisch überlegenen Samen verwendet werden können. Obwohl die meisten Pflanzen die Apomixis nicht nutzen, haben die meisten von ihnen Gene, die dem PAR-Gen und dem früher entdeckten DIP-Gen des Löwenzahns auffallend ähnlich sind. Dies deute darauf hin, so WUR, dass die Apomixis auf natürliche Weise als Abwandlung der normalen sexuellen Fortpflanzung funktioniert und daher möglicherweise auch, dass die Apomixis mit modernen Werkzeugen wie dem Gene Editing in großem Umfang für eine innovative Landwirtschaft eingesetzt werden könnte.