Ein Gen, das den Kunstdünger ersetzt

  • Auf einem Feld auf den Philippinen wird die Wirkung des Erbmaterials 
alter indischer Reissorten getestet.
    foto: sigrid heuer, irri

    Auf einem Feld auf den Philippinen wird die Wirkung des Erbmaterials alter indischer Reissorten getestet.

Das Erbmaterial von einigen traditionellen Reissorten könnte helfen, mit weniger Phosphor auszukommen

Irvine - Er gehört zu den ältesten Kulturpflanzen und dient ein paar Milliarden Menschen als tägliche Speise: Reis, Oryza sativa. Leider lassen seine Anbauerträge vielerorts zu wünschen übrig. Auf ärmeren Böden gedeihen die Pflanzen nur, wenn sie kräftig gedüngt werden. Oft ist Phosphormangel die Ursache des Problems. In tropischen Gebieten verfügt der Boden häufig nur über geringe biologisch verfügbare Mengen dieses lebenswichtigen Elements. Es muss also künstlich zugeführt werden.

Vielen armen Reisbauern fehlt aber schlichtweg das Geld für Kunstdünger. Zudem sind die Weltreserven an phosphathaltigem Gestein begrenzt, was die Problematik künftig noch verstärken dürfte.

Für den Reisanbau gibt es nun eine neue, hoffnungsvolle Perspektive. Ein Forscherteam unter Leitung der Biologin Sigrid Heuer vom International Rice Research Institute (IRRI) in Manila ist es gelungen, ein besonderes Gen zu identifizieren, das Reispflanzen tolerant gegen Phosphormangel macht. Die Erbgutsequenz ist Bestandteil des Chromosomen-Abschnitts Pup1, der nur bei einigen traditionellen Reissorten vorkommt. Sie stammen vor allem aus Nordost-Indien, wo die Böden oft miserabel sind.

Das neu entdeckte Gen, PSTOL1, trägt den Code für ein Protein namens Pstol1. Zumindest einen Teil seiner Funktion konnten die IRRI-Experten bereits in Laborversuchen ermitteln. Pstol1 ist offensichtlich ein Enzym mit stimulierender Wirkung auf das Wurzelwachstum. "Über die durch PSTOL1 bewirkte Oberflächenvergrößerung des Wurzelsystems können die Pflanzen mehr Phosphor und auch andere Nährstoffe aufnehmen, weil sie so ein größeres Bodenareal erschließen", erklärt Sigrid Heuer gegenüber dem STANDARD. Mit anderen Worten: Die Masse macht's.

Es ist gleichwohl auch möglich, dass PSTOL1 zusätzlich einen direkten Einfluss auf die physiologischen Mechanismen zur Phosphoraufnahme hat, sagt Heuer. Dies werde zurzeit noch untersucht. In Labortests jedenfalls entwickelten Reispflanzen mit einer Überproduktion von Pstol1 bei Phosphormangel rund 60 Prozent mehr Körner als normale Gewächse unter diesen Bedingungen. Detaillierte Untersuchungsergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature veröffentlicht.

Inzwischen ist es Heuer und ihrem Team auch gelungen, die Pup1-Gene durch gezielte Züchtung in moderne Reissorten einzukreuzen. "Wir haben jetzt genug Saatgut aus diesen Zuchtlinien und starten die ersten Anbauversuche in Indien und anderen Ländern", so die Expertin. Wenn die Tests erfolgreich verlaufen, könnten die neuen, gegen Phosphormangel toleranten Pup1-Linien in drei Jahren den Reisbauern zur Verfügung stehen. Ein enormer Beitrag zur Ernährungssicherung.

Die Entdeckung von Pup1 und PSTOL1 unterstreicht die Bedeutung von traditionellen Reissorten als Reservoir für Gene mit leistungsfördernden Eigenschaften. Sie sind offenbar von unschätzbarem Wert für die Menschheit. (Kurt de Swaaf/DER STANDARD, 23. 8. 2012)

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