Neues Forschungsprojekt: Genetische Schlüssel für höhere Gerstenerträge entdeckt!

Düsseldorf, Deutschland - Forschende der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) haben bahnbrechende Erkenntnisse zur Blütenarchitektur von Gerste erzielt. In einer aktuellen Studie, die im Fachmagazin Nature Communications veröffentlicht wurde, identifizierten die Biologinnen und Biologen ein Peptid und einen Rezeptor, die entscheidend für das Wachstum von Blütenständen in Gräsern sind, darunter auch Gerste. Diese Entdeckungen könnten bedeutende Auswirkungen auf die Landwirtschaft haben.

Die Studie zeigt, wie die Struktur der Blütenstände, die bei Gräsern stark variieren kann, durch die Aktivität bestimmter Meristeme früh in der Pflanzenentwicklung beeinflusst wird. Gerste weist im Vergleich zu anderen Gräsern einfachere Blütenstände auf, wobei die Körner an einer kurzen Achse, der sogenannten „Rachilla“, befestigt sind. Die Forschung führte zu der Entdeckung eines Signalwegs, der die Aktivität und Langlebigkeit dieser Meristeme reguliert.

Wichtige Entdeckungen zur Genetik der Gerste

Das Peptid HvFCP1, das von den Zellen der Rachilla sekretiert wird, interagiert mit dem Rezeptor HvCLV1, um das Wachstum der Meristeme zu steuern. Mutationen in den Genen für HvFCP1 oder HvCLV1 führen zu größeren Blütenständen, die mehrere Blüten und Körner an einer Rachilla bilden – eine Struktur, die der von Weizen ähnelt. Diese Forschung könnte die Neugestaltung von Blütenständen in Gräsern ermöglichen und die Anzahl der Körner erhöhen, was zu einer höheren landwirtschaftlichen Produktion beiträgt.

Zusätzlich zu dieser Studie untersuchte ein internationales Team unter Leitung des IPK-Leibniz-Instituts in einer weiteren Veröffentlichung die Mechanismen der Ährenbildung bei Gerste. Laut den Ergebnissen aus „Current Biology“ sind insbesondere die Meristemaktivität und die Differenzierung für die Blütenstandsarchitektur von Bedeutung. In dieser Untersuchung wurde das Gen HvALOG1, das die Reproduktion und Differenzierung von Ährchen reguliert, als entscheidend identifiziert. Mutationen in diesem Gen führen zu zusätzlichen Ährchen und einer Verschmelzung der Blütenorgane.

Perspektiven für die Pflanzenzüchtung

Die Entdeckungen beider Studien legen den Grundstein für neue Züchtungsansätze, die schnellere Erzeugung ertragreicher Pflanzensorten ermöglichen könnten. Durch Genomediting könnten gezielte Eingriffe in die Genetik von Nutzpflanzen wie Gerste vorgenommen werden, um deren Eigenschaften zu verbessern, ohne die strengen Anforderungen des gentechnischen Rechts zu unterliegen. Dieses Verfahren wird als Mutationszüchtung bezeichnet und hat bereits zur Entwicklung vieler gängiger Pflanzensorten beigetragen, die heute auf dem Markt sind.

Die umfassende Datenbank der Joint FAO/IAEA zeigt, dass über 3000 Pflanzensorten, die durch ionisierende Strahlung erzeugt wurden, existieren. Beispiele hierfür sind die Gerstensorte „Golden Promise“ und verschiedene medizinisch wichtige Pflanzen. Diese Fortschritte könnten nicht nur die Effizienz der Lebensmittelproduktion steigern, sondern auch zur Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft beitragen.

Die Arbeiten sind Teil der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschergruppe „Cereal Stem Cell Systems“ und des Exzellenzclusters für Pflanzenforschung CEPLAS an der HHU. Mit diesen innovativen Ansätzen stehen der Agrarwissenschaft spannende Zeiten bevor.

Für weitere Informationen über die Blütenarchitektur von Gerste besuchen Sie Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, idw-online und Pflanzenforschung.de.