Genom der extrem trockenresistenten Perlhirse entschlüsselt

    27. September 2017, 09:00
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    DNA-Informationen sollen helfen, Eigenschaften der wichtigen Nahrungspflanze zu verbessern und die Trocken- und Hitzeresistenz auf andere Pflanzen zu übertragen

    Wien – Selbst bei großer Trockenheit und Temperaturen von bis zu 42 Grad Celsius liefert die Perlhirse Ernteerträge. Entsprechend groß ist die Bedeutung dieser Getreideart für die Landwirtschaft Afrikas und Asiens. Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Wissenschaftern der Uni Wien hat nun das Genom der Perlhirse entschlüsselt.

    Perlhirse (Pennisetum glaucum) werde weltweit auf 27 Millionen Hektar angebaut und sei ein Grundnahrungsmittel für 90 Millionen in Armut lebende Bauern, schreiben die Wissenschafter in "Nature Biotechnology". Ein Hauptgrund dafür sei neben dem hohen Eiweißgehalt von neun bis 18 Prozent die Tatsache, dass die Getreideart Temperaturen bis zu 42 Grad Celsius in der vegetativen Phase toleriert.

    Gezielte Verbesserungen

    Ein internationales Konsortium unter der Leitung des "International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics" (ICRISAT) hat nun knapp 1.000 verschiedene Linien der Perlhirse sequenziert, das Gros davon Zuchtlinien, aber auch 34 Wildtypen. Auf den rund 38.000 Genen der Pflanze identifizierten sie rund 1.000 Marker, die mit bestimmten Eigenschaften, wie Trocken- oder Hitzeresistenz, Ertrag oder bestimmten Inhaltsstoffen korrelieren. "Solche Marker kann man in Züchtungsversuchen benutzen, um gezielt zu selektieren", sagte Koautor Wolfram Weckwerth von der Universität Wien.

    Das Wissen um das Genom der Perlhirse soll es nun ermöglichen, Eigenschaften der Pflanze zu verbessern, etwa den geringen Ertrag zu erhöhen, bzw. die Trocken- und Hitzeresistenz auf andere Pflanzen zu übertragen. Eine Forschergruppe um Weckwerth von der Uni Wien hat auf Basis der Genom-Informationen auch den Stoffwechsel und die Proteinsynthese der Perlhirse untersucht und erste Hypothesen aufgestellt, wie diese Pflanze einen Ernteertrag unter extremen Trockenstressbedingungen erzielen kann.

    Tiefe Wurzeln

    Die Perlhirse kann unter Trockenstress sehr tiefe Wurzelsysteme – bis zu zwei Meter und mehr – ausbilden, so Weckwerth. Gleichzeitig schaffe sie es, die Signalwege zwischen Wurzel und Spross aufrechtzuerhalten, was offensichtlich durch zahlreiche veränderte Signalprozesse ermöglicht wird. "Diese Prozesse sind organspezifisch, das Blatt schützt sich anders als die Wurzel oder der Samen gegen Austrocknung", so der Forscher.

    Selbst wenn die Pflanze das Wachstum aus Wassermangel einstelle, würden sich trotzdem Samen bilden. In den enorm komplexen Vorgängen, die sich dabei auf Ebene von Proteinsynthese und -abbau abspielen, können die Forscher nun jene Proteine identifizieren, die mit diesem Prozess zusammenhängen. (APA, 27.9.2017)

    • Perlhirse wird in Afrika seit Jahrtausenden angebaut. Sie gilt heute als Getreideart mit der größten Trockenresistenz.
      foto: usda-ars

      Perlhirse wird in Afrika seit Jahrtausenden angebaut. Sie gilt heute als Getreideart mit der größten Trockenresistenz.

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