Wilde Verwandte hilft gegen "gelbe Gersten-Zwerge

Gerstengelbverzwergungsvirus klingt zwar lustig, Landwirten vergeht jedoch das Lachen angesichts der Schäden, die die Viren der Luteo-Familie bei Gerste und anderem Getreide anrichten. Versuche, neue Gersten-Sorten zu züchten, die den durch Blattläuse übertragenen Viren Paroli bieten, scheiterten bisher. Keine der näheren Verwandten der Kulturgerste besaß die nötigen Resistenz-Gene.

Die Züchtungsforscher des Julius Kühn-Instituts (JKI) sind jedoch bei einer Wildart fündig geworden. Das Team um Dr. Peter Wehling hat ihr Resistenz-Gen in die Kulturgerste Hordeum vulgare übertragen und so virusresistente Pflanzen erhalten. Wie sie bei diesem „smart breeding“ vorgegangen sind, beschreiben die Wissenschaftler aus dem mecklenburgischen Groß Lüsewitz im aktuellen Septemberheft der renommierten Fachzeitschrift „Theoretical and Applied Genetics“.

Die JKI-Wissenschaftler erforschen als eine von zwei Arbeitsgruppen weltweit systematisch den sekundären Genpool der Gerste und seines einzigen Vertreters Hordeum bulbosum. „Diese Wildart ist nicht so nah mit unserer Gerste verwandt wie zum Beispiel die alten Landsorten im primären Genpool. Das heißt, um ihre Gene erfolgreich in die Kulturgerste einzukreuzen, muss man etwas tricksen“, sagt Dr. Peter Wehling.

Bevor sich die Züchtungsforscher überhaupt an die Kreuzung wagen konnten, mussten sie zunächst ein Gen identifizieren, das die Pflanze resistent gegen das Gelbverzwergungsvirus, kurz BYDV, macht. „Bisher gibt es nur virustolerante Gerstensorten. Sie wurden vom Virus infiziert, ohne dass die Pflanzen den charakteristischen kleinen Wuchs und die Vergilbung aufwiesen“, berichtet Wehling. Der Nachteil war jedoch, dass diese Pflanzen dennoch Virusträger waren und munter zur Virusverbreitung beitrugen. Denn sie wurden weiterhin von den Blattläusen angeflogen. „Das von uns neu gefundene Gen Ryd4 Hb aus Hordeum bulbosum (Hb) verleiht den Pflanzen jedoch eine vollständige Resistenz“, so Wehling. Zudem seien die eingekreuzten Genstücke aus der Wildart stabil im dritten Chromosom der Kulturgerste etabliert. Damit steht die Basis, um neue resistente Gerstensorten zu züchten.

Einige weitere Kreuzungsschritte müssen die JKI-Forscher noch durchführen, um zufällig mitübertragene Hb-Gene mit unerwünschten Wirkungen zu entfernen. Doch bereits jetzt erweist sich das Erbgut der „wilden Verwandten“ als großer Schatz. Die JKI-Forscher haben bereits zwei Gene gegen bodenbürtige Gelbmosaikviren, ein Gen gegen Rhynchosporium-Blattflecken, ein Gen gegen Mehltau und eines gegen Zwergrost mit modernen Kreuzungsmethoden aus Hordeum bulbosum in die Gerste Hordeum vulgare übertragen. Momentan arbeiten sie an der Resistenz gegen Ramularia und gegen Fadenwürmer (Getreidezystennematoden).

Originalpublikation DOI: 10.1007/s00122-009-1093-3
M. Scholz, B. Ruge-Wehling, A. Habekuß, O. Schrader, G. Pendinen, K. Fischer and P. Wehling: „Ryd4Hb: a novel resistance gene introgressed from Hordeum bulbosum into barley and conferring complete and dominant resistance to the barley yellow dwarf virus“, TAG Theoretical and Applied Genetics, Vol. 119, Nr 5 / Sept 2009 S.837-849
Hintergrund zum Gerstengelbverzwergungs-Virus:
Das Gelbverzwergungsvirus (BYDV für Barley Yellow Dwarf Virus) profitiert vom Klimawandel. Seine Überträger sind wärmeliebende saugende Insekten wie die Haferblattlaus und die Große Getreideblattlaus. Das BYD-Virus verursacht in Wintergerste nach milden Wintern erhebliche Ertragseinbußen (zuletzt in 2007), da in solchen Wintern die Blattläuse im Januar/Februar noch aktiv sind. Die Bekämpfung ist nur durch eine rechtzeitige Insektizidbehandlung möglich, die die Vektoren abtötet, bevor sie das Virus im Pflanzenbestand verbreiten können. Eine nachhaltigere Strategie ist der Anbau resistenter Sorten.
Hintergrund zu Gerste:
Gerste ist nach Weizen die wichtigste Getreideart in Deutschland mit einer Anbaufläche von 1,961 Mio. ha (2009); davon 1,417 Mio. ha Wintergerste und 543000 ha Sommergerste. Zum Vergleich: Weizen 3,212 Mio. ha, Roggen 736.000 ha, Hafer 179.000 ha, Triticale 399.000 ha. Der größte Anteil der Gerste wird verfüttert; ein geringerer Teil (ca. 450.000 ha) entfällt auf Braugerste zur Bierherstellung.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Peter Wehling
Institut für Züchtungsforschung an landwirtschaftlichen Kulturen
am Julius Kühn-Institut – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI)
Rudolf-Schick-Platz 3, 18190 Sanitz OT Groß Lüsewitz
Tel.: 038209 / 45-200
E-Mail: peter.wehling(at)jki.bund.de