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Pilzresistenter Weizen: Grundlagenforschung

Brandpilze befallen Weizen und andere Getreidearten. Sie verbreiten sich über die Samen. Wissenschaftler der ETH Zürich haben ein neues Konzept entwickelt, wie sich Weizenpflanzen selbst gegen solche Krankheiten schützen können. Sie haben dazu ein natürliches Abwehrsystem aus Mais auf Weizen übertragen.

Die Versuche im Schaugarten Üplingen sollen grundlegende Erkenntnisse über die Wirkungsweise dieses neuen Resistenzansatzes liefern.

Weizenflugbrand: Ein geschickter Parasit

Der Flugbrand-Pilz durchläuft in jedem Jahr einen Lebenszyklus. Äußerlich sind befallene Pflanzen zunächst nicht zu erkennen. Erst wenn sich die Ähren ausbilden, zeigt sich eine braunschwarze Sporenmasse. Wind und Regen können die Sporen verbreiten. Ist eine Pflanze damit infiziert, dringt der Pilz in das sich entwickelnde Korn ein. Wird es in der nachfolgenden Vegetationsperiode ausgesät, wächst der Pilz mit der aufkeimenden Pflanze, bis er in den Ähren erneut ein Brandsporenlager bildet.

Zur Vorbeugung gegen Pilzkrankheiten wird Weizen-Saatgut heute routinemäßig gebeizt. Eine Züchtung resistenter Weizensorten ist schwierig, da es keine verwandten Arten mit geeigneten Resistenzgenen gibt, die sich in Kulturweizen einkreuzen ließen. Zwar kennt man einige Resistenzgene, doch sie sind nur gegen bestimmte Brandpilzarten wirksam.

In Europa spielen Brandpilze keine große Rolle, jedoch in einigen Entwicklungsländern. Die Kleinbauern dort können nicht jedes Jahr teures Saatgut kaufen, sondern verwenden einen Teil ihrer Ernte für die Aussaat im kommenden Jahr. Befinden sich brandinfizierte Körner darunter, tragen die Landwirte ungewollt zu einer raschen Verbreitung der Pilzkrankheiten und einer Anhäufung in den eigenen Beständen bei. Weltweit, so schätzt das internationale Getreideforschungszentrum CIMMYT, verursachen Brandpilze Ernteausfälle zwischen fünf und zehn Prozent.

Forschung live: Weizen - resistent gegen Brandpilze?

 

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Freilandtest unter realistischen Bedingungen

Erste Tests im Gewächshaus und Freilandversuche in der Schweiz haben gezeigt, dass das Konzept funktioniert und Pilzinfektionen abmildern kann. Dabei haben sich auch die Erwartungen bestätigt, dass ausschließlich der Schadpilz gehemmt wird, nicht aber andere Pilze oder Bodenmikroorganismen.

Im Schaugarten wird in erster Linie untersucht, ob die neue Resistenz gegen Weizenbrand unter verschiedenen Umweltbedingungen wirksam ist. Auf kleinen Parzellen stehen zwei konventionelle Weizensorten sowie eine weitere, die über das neue Schutzkonzept verfügt. Bei allen Varianten wurde jeweils ein Teil der Samen mit Flugbrand infiziert. Im Verlauf der Vegetationsperiode wird sich zeigen, wie sich die Weizensorten unter dem Druck der Pilzinfektion verhalten. Die Stärke der pflanzlichen Abwehrkraft lässt sich daran ablesen, wie stark die Versuchspflanzen im Vergleich zu den konventionellen Kontrollpflanzen befallen werden.

Bei dem gentechnisch veränderten Weizen mit der neuen Pilzresistenz handelt es sich um einen Prototyp, der in dieser Form nicht auf den Markt gebracht werden wird. Die Erkenntnisse, welche die Versuche im Schaugarten liefern, werden in die weitere Entwicklung pilzresistenter Nutzpflanzen einfließen.