Die Entschlüsselung der genetischen Grundlagen von Mendels Erbseneigenschaften verbessert die Pflanzenzüchtung und die Krankheitsresistenz und kommt der globalen Ernährungssicherheit zugute.
Eine aktuelle Studie in Nature hat endlich die genetischen Faktoren hinter allen sieben Merkmalen identifiziert, die Gregor Mendel an Erbsenpflanzen untersucht hat, und damit ein 160 Jahre altes Rätsel gelöst. Mendels Experimente in den 1860er Jahren legten den Grundstein für die Genetik und zeigten, wie Merkmale vererbt werden. Er beobachtete vorhersehbare Muster bei Merkmalen wie Samenform und Blütenfarbe, aber die spezifischen verantwortlichen Gene blieben über ein Jahrhundert lang schwer fassbar.
Forscher nutzten die Next-Generation-Sequenzierung, um die DNA von über 697 Erbsenpflanzenvarianten zu analysieren. Dieser massive Datensatz, der fast 14 Milliarden Textseiten entspricht, ermöglichte es ihnen, eine umfassende genetische Karte zu erstellen. Die Analyse ergab eine komplexere Populationsstruktur innerhalb der Gattung Pisum als bisher bekannt.
Die Studie identifizierte neue allele Varianten für zuvor charakterisierte Merkmale wie Samenform und Blütenfarbe. So wurde beispielsweise eine neue Variante gefunden, die in der Lage war, lila Blüten in weißblühenden Pflanzen wiederherzustellen. Das Team identifizierte auch die Gene, die für Hülsenfarbe, Hülsenform und Blütenposition verantwortlich sind, Merkmale, die zuvor nicht charakterisiert waren.
Konkret fanden sie heraus, dass eine Deletion in der Nähe des ChlG-Gens die Chlorophyllsynthese stört und gelbe Hülsen verursacht. Veränderungen in der Nähe des MYB-Gens und in CLE-Peptid-kodierenden Genen führten zu eingeschnürten Hülsen. Eine Deletion im CIK-ähnlichen Corezeptor-Kinase-Gen, zusammen mit einem Modifikator-Locus, wurde mit Blüten in Verbindung gebracht, die am Ende des Stängels erscheinen.
Diese detaillierte genetische Karte enthüllte auch 72 weitere landwirtschaftlich relevante Merkmale. Dazu gehören die Architekturen von Samen, Hülsen, Blüten, Blättern, Wurzeln und Pflanzen. Diese Fülle an Informationen birgt ein großes Potenzial zur Verbesserung des Ernteertrags, zur Erhöhung der Krankheitsresistenz und zur Verbesserung der Umweltanpassung.
Durch die Identifizierung der genetischen Grundlage von Mendels Merkmalen und die Aufdeckung neuer genetischer Interaktionen liefert diese Forschung wertvolle Werkzeuge für die Pflanzenzüchtung. Dies kann zu widerstandsfähigeren und produktiveren Pflanzen führen, was der Landwirtschaft und der Ernährungssicherheit weltweit zugute kommt.