Ein uraltes Getreide enthüllt genetische Geheimnisse, um Brotweizen widerstandsfähiger zu machen

Jul 11, 2023

Ein von KAUST geleitetes Team baut auf dem Ruf des Nahen Ostens als einer der historischen Wiegen der Getreidedomestizierung aufhat die erste vollständige Genomkarte zusammengestellteines uralten Getreides namens Einkorn.

Die 5,2 Milliarden Buchstaben lange Sequenz bietet einen Einblick in die evolutionären Ursprünge verschiedener Weizenarten. Es könnte Landwirten und Pflanzenzüchtern helfen, Brotweizensorten mit erhöhter Krankheitsresistenz, höheren Erträgen und verbesserter Winterhärte zu entwickeln.

„Durch das Verständnis der genetischen Vielfalt und Evolutionsgeschichte von Einkorn können Forscher nun sein Potenzial für zukünftige Züchtungsbemühungen und die Entwicklung widerstandsfähigerer und nahrhafterer Weizensorten nutzen“, sagt Hanin Ahmed, einer der Erstautoren der Studie und ehemaliger Doktorand bei KAUST.

Einkorn ist eines der ältesten domestizierten Getreidearten der Welt und reicht mehr als 10.000 Jahre zurück in die fruchtbaren Regionen des Nahen Ostens, wo der Anbau begann. Einkorn, bekannt als Triticum monococcum, wird auch heute noch konsumiert und wegen seines einzigartigen Geschmacksprofils und seiner zahlreichen ernährungsphysiologischen Vorteile geschätzt. Seine Bedeutung für die weltweite Nahrungsmittelproduktion hat jedoch im Laufe der Jahrtausende mit der zunehmenden Beliebtheit von Brotweizen allmählich abgenommen.

Brotweizensorten liefern im Allgemeinen höhere Erträge und sind daher für die großflächige kommerzielle Landwirtschaft wirtschaftlicher. Doch im Vergleich zu seinen wilden Verwandten weist moderner Brotweizen eine geringere genetische Vielfalt auf – und viele Züchter sind jetzt besorgt darüber, wie sich bestehende Nutzpflanzen angesichts des Klimawandels und neuer Krankheitsbedrohungen schlagen werden.

Geben Sie Einkorn ein. Da das uralte Getreide über einen größeren Genpool verfügt, könnte es die genetischen Geheimnisse bergen, die für die Entwicklung von Brotweizen erforderlich sind, der die wachsende Weltbevölkerung weiterhin ernähren kann.

Um diese Geheimnisse zu lüften, setzte ein Team unter der Leitung von Simon Krattinger und Jesse Poland von KAUST eine Kombination aus DNA-Sequenzierungstechnologien ein, um hochwertige Genomassemblierungen sowohl für wilde als auch domestizierte Einkornsorten zu erstellen.

Bisher gingen Forscher davon aus, dass die Evolution des Weizens ein stetiger Prozess mit begrenzter Vermischung verschiedener Weizenarten sei. Aber laut Krattinger: „Unsere genomischen Analysen zeigen jetzt, dass die Geschichte des Weizens viel komplexer ist und viele Vermischungen und Genflüsse zwischen verschiedenen Weizenarten beinhaltete“, einschließlich Einkorn, das wahrscheinlich in unmittelbarer Nähe zu anderen Weizensorten wuchs. Dies führte zu einer DNA-Vermischung zwischen den beiden eng verwandten Arten, die bis heute offensichtlich ist.

So wie das menschliche Genom Sequenzen unserer Neandertaler-Cousins ​​enthält, ist auch das moderne Brotweizengenom mit Resten der Einkorn-DNA übersät.

Tatsächlich könnte die Einführung von Einkorn-Genen in der Vergangenheit eine Rolle bei der Anpassung von Brotweizen an veränderte klimatische Bedingungen gespielt haben, bemerkt Krattinger. Und wenn die Geschichte ein Hinweis ist, könnte das Gleiche auch für die Zukunft gelten, insbesondere mit Hilfe moderner molekulargesteuerter Züchtungstechniken.

„Die Ressourcen unseres Labors werden dazu beitragen, nützliche Gene präzise vom Einkorn in Brotweizen zu übertragen“, sagt Krattinger.

– Diese Pressemitteilung wurde ursprünglich auf der Website der King Abdullah University of Science & Technology veröffentlicht