Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Reis muss trockentoleranter werden - Metabolische Marker beschleunigen die Züchtung

23.05.2013
Züchtung kann durch den Einsatz von molekularen Markern erheblich beschleunigt werden. Statt nur anhand von äußeren Merkmalen zu sortieren und zu kreuzen, lohnt sich ein Blick ins Innere der Zellen.

Forscher vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP) haben in verschiedenen Reissorten Marker identifiziert, die anzeigen, ob und wie gut eine Pflanze der Trockenheit widerstehen kann.

Ihre Ergebnisse veröffentlichen sie in dem Fachmagazin PLOS ONE. Als Besonders interessanter Kandidat hat sich Glukose erwiesen. Dass es Gene für Trockentoleranz in den unterschiedlichsten Reissorten gibt, ist für die Züchter unerlässlich. Denn sonst wäre alles Kreuzen umsonst.

Etwa 50 Prozent der Reisanbaufläche wird nicht künstlich bewässert, sondern ist auf das Regenwasser angewiesen. Bleibt das aus, sinken die Reiserträge zwischen 13 und 35 Prozent. Bisher sind Züchter auf langwierige und arbeitsintensive Feldversuche angewiesen, wenn sie neue Sorten mit besserer Trockentoleranz entwickeln wollen. Diesen Prozess wollen die Forscher um Karin Köhl vom MPI-MP beschleunigen.

Dazu analysieren sie nicht nur das Erbgut der Pflanzen, sondern schauen genau nach, welche Gene tatsächlich abgelesen (transkribiert) werden und welche Moleküle dabei entstehen. „Die Gene selbst bleiben immer gleich, aber wann sie aktiv werden und welche Signalkaskaden sie anstoßen, das ändert sich ständig“, erklärt Karin Köhl. „Wenn wir die Transkripte und Metabolite analysieren, bekommen wir ein viel genaueres Bild über den Zustand der Pflanze als wenn wir nur auf das Genom schauen würden.“

Trockentoleranz wird nicht nur von einem einzigen Gen vermittelt. Deshalb fanden die Forscher auch zahlreiche Moleküle, die bei Trockenheit von den toleranten Pflanzen vermehrt gebildet werden. „Solche positiven Korrelationen sind es, nach denen wir suchen“, so Köhl. Vielversprechende Kandidaten für die zukünftige markergestützte Züchtung sind organische Säuren, Glukose und drei bisher noch nicht identifizierte Moleküle.

Vor allem die Glukosekonzentration in jungen Blättern ist ein interessanter Markerkandidat, da bereits in anderen Pflanzen wie Eukalyptus und Lotus bei Stresssituationen ein erhöhter Glukosegehalt nachgewiesen worden ist.

Insgesamt untersuchten die Forscher 21 verschiedene Sorten, denn Reis ist nicht gleich Reis. Mindestens zwei Mal wurde die Pflanze unabhängig domestiziert. Die bekanntesten Unterarten sind der aus Südchina stammende Langkornreis „indica“ und der Rundkornreis aus Indien, „japonica“.

Archäologische Funde deuten darauf hin, dass die Menschen schon 7000 v. Chr. damit anfingen, den Reis zu kultivieren. Aus jeder Generation wählten sie die besten und kräftigsten Pflanzen mit dem meisten Ertrag aus und säten deren Körner im nächsten Jahr wieder aus. Jedes Mal wurden dadurch auch Pflanzen von der Vermehrung ausgeschlossen. Nach und nach verschwanden somit Gene aus dem Genpool der heutigen Kulturpflanzen.

„Unsere Marker konnten wir in allen untersuchten Reislinien nachweisen, sie sollten also universell für Züchter einsetzbar sein“, so Thomas Degenkolbe, der Erstautor der Studie. Als nächsten sollen die im Gewächshaus gewonnenen Daten in Feldversuchen überprüft werden, denn es gibt neben der Wasserverfügbarkeit noch zahlreiche andere Umweltfaktoren, die den Ertrag von Reis beeinflussen.

Auch den Kartoffeln wird es in Deutschland zu trocken

Auch andere wichtige Kulturpflanzen wie Kartoffeln und Mais leiden unter Trockenstress. In den nächsten Jahren wird sich im Zuge des Klimawandels die Situation voraussichtlich noch verschärfen. Auch in Deutschland. Aus diesem Grund suchen die Forscher in Golm auch nach molekularen Markern für Trockentoleranz bei Kartoffeln.

Das Projekt TROST, kurz für TROckenSTress bei Kartoffeln, befindet sich zurzeit im dritten Jahr der ersten Förderphase. Die Markersuche ist bei der Kartoffel um einiges anspruchsvoller als beim Reis. Während der Reis nur einen doppelten Chromosomensatz aufweist, besitzt die Kartoffel einen vierfachen Chromosomensatz. Kreuzt man zwei Kartoffelpflanzen, dann bildet jeder Samen seine eigene Linie mit anderen Eigenschaften aus.

Bisher steht fest: Es gibt auch bei unseren Kulturkartoffeln noch genügend genetische Varianz für Trockentoleranz und die ersten Markerkandidaten sollen mit Hilfe von mathematischen Modellen validiert werden.

Kontakt

Dr. Karin Köhl
Telefon:+49 331 567-8111
E-Mail: Koehl@​mpimp-golm.mpg.de
Claudia Steinert
Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Telefon:+49 331 567-8275
E-Mail: Steinert@​mpimp-golm.mpg.de
Originalpublikation
Thomas Degenkolbe, Do T Phuc, Joachim Kopka, Ellen Zuther, Dirk K Hincha, Karin I Köhl
Identification of drought tolerance markers in a diverse population of rice cultivars by expression and metabolite profiling

PLOS ONE, 22. Mai 2013, DOI: 10.1371/journal.pone.0063637

Claudia Steinert | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpimp-golm.mpg.de/136605/2013-05-23

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Elefanten-Herpes: Super-Verbreiter gefährden Jungtiere
04.05.2017 | Universität Zürich

nachricht Wurmmittel für Weidetiere können die Keimung von Pflanzensamen beeinflussen
27.04.2017 | Universität Trier

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften