Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universität Zürich (UZH) hat in traditionellen asiatischen Weizensorten genetische Regionen entdeckt, die Resistenzen gegen Gelbrost, eine der verheerendsten Pilzerkrankungen im Weizenanbau, verleihen. Diese Erkenntnisse, veröffentlicht in einer aktuellen Studie, könnten die Züchtung resistenter kommerzieller Sorten revolutionieren und einen entscheidenden Beitrag zur globalen Ernährungssicherheit leisten.
Gelbrost, auch Streifenrost genannt, wird durch den Pilz Puccinia striiformis f. sp. tritici verursacht und bedroht rund 88 Prozent der weltweiten Brotweizenproduktion. Die Krankheit führt zu erheblichen Ertragsverlusten, was neue Bekämpfungsstrategien dringend erforderlich macht. Unter der Leitung von UZH-Professor Kentaro Shimizu untersuchte das Team die genetische Vielfalt von Weizensorten, um Resistenzen gegen den Pilz zu identifizieren. Besonders im Fokus standen traditionelle Sorten aus Asien, die im Vergleich zu modernen Hochleistungssorten eine größere genetische Diversität aufweisen.
Die moderne Weizenzüchtung hat sich jahrzehntelang auf ertragreiche Sorten konzentriert, was die Ernährung der Weltbevölkerung sicherte, jedoch die genetische Vielfalt einschränkte. Dies macht moderne Sorten anfälliger für Krankheiten, Schädlinge und extreme Klimabedingungen. Traditionelle Weizensorten, die von lokalen Landwirten in Regionen wie Nepal, Pakistan, China und Japan über Generationen gepflegt wurden, bieten hingegen ein wertvolles Reservoir an genetischen Ressourcen. Diese Sorten, oft weniger intensiv gezüchtet, haben Resistenzen entwickelt, die für die Bekämpfung von Gelbrost entscheidend sein könnten.
Im Rahmen ihrer Doktorarbeit führte Katharina Jung, Mitglied des Forschungsteams, umfangreiche Analysen durch. In Zusammenarbeit mit dem International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT) in Mexiko und der Universität Kyoto in Japan wurden traditionelle und moderne Weizensorten untersucht. Groß angelegte Feldversuche in der Schweiz und Mexiko identifizierten gelbrostresistente Pflanzen. Durch genetische Analysen lokalisierte das Team zwei neue Regionen im Weizengenom, die mit der Resistenz gegen Gelbrost zusammenhängen. Eine Region ist spezifisch für eine traditionelle Sorte aus Nepal, während die zweite in Sorten aus dem südlichen Himalaya-Gebiet, einschließlich Nepal, Pakistan und China, verbreitet ist.
Die Ergebnisse sind besonders vielversprechend, da das südliche Himalaya-Gebiet als Ursprung des Gelbrosterregers gilt. Die dortigen traditionellen Sorten scheinen einzigartige und stabile Resistenzen entwickelt zu haben, die einen dauerhaften Schutz gegen verschiedene Erregerstämme bieten könnten. Diese genetischen Ressourcen könnten gezielt in kommerzielle Weizensorten eingekreuzt werden, um die Widerstandsfähigkeit gegen Gelbrost nachhaltig zu stärken.
Die Studie unterstreicht die Bedeutung der Erhaltung traditioneller Weizensorten und lokaler Anbaupraktiken. Landwirte, die diese Sorten über Generationen bewahrt haben, spielen eine Schlüsselrolle für die genetische Vielfalt, die nun für die globale Ernährungssicherheit genutzt werden kann. Die Forscher betonen, dass die Zusammenarbeit mit lokalen Gemeinschaften essenziell ist, um den Erhalt dieser Sorten zu sichern und die Landwirte an den Vorteilen der Forschung zu beteiligen. Traditionelle Sorten sollten nicht nur in Genbanken, sondern auch auf den Feldern der Bauern weiterkultiviert werden, um ihren Verlust zu verhindern.
Die Zusammenarbeit mit der Universität Kyoto, einem langjährigen strategischen Partner der UZH, war für den Erfolg des Projekts entscheidend. Die bereitgestellten Weizensorten aus Japan ermöglichten wichtige Vergleichsanalysen. Gefördert wurde die Studie unter anderem durch das Horizont-2020-Programm der Europäischen Union im Rahmen einer Marie Sk?odowska-Curie-Finanzhilfe sowie durch den Global Funding Scheme der UZH.
Die Entdeckung der resistenten Genregionen eröffnet neue Perspektiven für die Weizenzüchtung und die Bekämpfung von Gelbrost. Durch die Integration dieser Gene in kommerzielle Sorten könnten Landwirte weltweit von höheren und stabileren Erträgen profitieren. Gleichzeitig zeigt die Studie, wie wertvoll die Bewahrung traditioneller landwirtschaftlicher Praktiken für die Lösung globaler Herausforderungen ist. Die Erkenntnisse könnten nicht nur die Ernährungssicherheit stärken, sondern auch einen nachhaltigen Umgang mit landwirtschaftlicher Biodiversität fördern.
