Wissenschaftler haben in traditionellen asiatischen Weizensorten Gene identifiziert, die Gelbrost bekämpfen können, eine bedeutende Pilzkrankheit, die die weltweite Weizenproduktion bedroht. Diese Entdeckung bietet eine vielversprechende Strategie zum Schutz der Ernährungssicherheit, indem die Krankheitsresistenz von kommerziellen Weizenkulturen verbessert wird.
Gelbrost, verursacht durch den Pilz Puccinia striiformis f. sp. tritici, befällt etwa 88 % der weltweiten Brotweizenproduktion. Er stellt eine erhebliche Bedrohung für die Weizenerträge dar. Forscher der Universität Zürich (UZH) haben herausgefunden, dass traditionelle Weizensorten aus Asien Gene besitzen, die eine Resistenz gegen diese verheerende Krankheit verleihen.
Das Forschungsteam unter der Leitung von Kentaro Shimizu entdeckte zwei genomische Regionen in traditionellen asiatischen Weizensorten, die Resistenz gegen Gelbrost verleihen. Diese Gene könnten in kommerzielle Weizensorten übertragen werden, um die Krankheit zu bekämpfen. Die Studie unterstreicht die Bedeutung der genetischen Vielfalt in traditionellen Weizensorten für die Ernährungssicherheit.
Über Jahrzehnte hinweg konzentrierte sich die Weizenzüchtung auf ertragreiche Sorten, was die genetische Vielfalt der Kulturpflanze verringerte. Traditionelle Weizensorten, die von Landwirten in verschiedenen Regionen angebaut werden, bewahren eine breitere genetische Basis. Diese Sorten, insbesondere aus Asien, bieten ungenutztes Potenzial zur Verbesserung der Krankheitsresistenz in modernem Weizen.
Katharina Jung untersuchte im Rahmen ihrer Promotion die Gelbrostresistenz in Weizen und arbeitete dabei mit dem Internationalen Mais- und Weizenverbesserungszentrum (CIMMYT) in Mexiko und der Universität Kyoto in Japan zusammen. Sie untersuchte traditionelle und moderne Weizensorten aus Japan, China, Nepal und Pakistan. Feldversuche wurden in der Schweiz und in Mexiko durchgeführt, um resistente Pflanzen zu identifizieren.
Jung identifizierte zwei bisher uncharakterisierte genomische Regionen, bekannt als quantitative Merkmalsorte (QTLs), die zur Gelbrostresistenz beitragen. Eine Region wurde in einer traditionellen Sorte aus Nepal gefunden, während die andere weit verbreitet in traditionellen Linien aus Nepal, Pakistan und China in der südlichen Himalayaregion vorkam.
Die südliche Himalayaregion gilt als Ursprungsort des Gelbrost-Erregers. Die Forscher vermuten, dass traditionelle Sorten aus dieser Region einzigartige und stabile Resistenzen gegen Gelbrost beherbergen könnten. Diese Entdeckung unterstreicht den Wert der Erhaltung traditioneller Weizensorten als Quelle genetischer Merkmale zur Bekämpfung neu auftretender Bedrohungen.
Die Erhaltung der genetischen Vielfalt und traditioneller Weizensorten ist entscheidend für die Bekämpfung von Krankheiten. Landwirte kultivieren diese Sorten seit Generationen, was für die zukünftige Ernährungssicherheit von großem Wert ist. Die Nutzung und der Vorteilsausgleich dieser Sorten sollten eine enge Zusammenarbeit mit den lokalen Gemeinschaften beinhalten, wobei ihr Wissen und ihre Praktiken anerkannt werden.
Die Zusammenarbeit mit der Universität Kyoto war für dieses Projekt unerlässlich. Diese Forschung unterstreicht den Wert internationaler Partnerschaften für den wissenschaftlichen Fortschritt. Das UZH Global Funding Scheme unterstützte das Projekt. Die Allianz zwischen der UZH und der Universität Kyoto wurde 2020 in eine strategische Partnerschaft umgewandelt.