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 Acht europäische Länder im Kampf gegen den Asiatischen Laubholzbockkäfer
06.01.2017 | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

nachricht Kleinbauern in Afrika: Clevere Milchkühlung – dank Solar auch ohne Stromanschluss
02.01.2017 | Universität Hohenheim

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise