Entdeckung des "Nährstoff-Gens" soll weltweite Nahrungsmittelproduktion steigern

Ein Team aus EU-finanzierten britischen und französischen Forschern identifizierte ein sogenanntes Nährstoff-Gen, das den Nährstofftransport von der Pflanze in die Samen reguliert. Die Entdeckung, die jetzt im Fachblatt Current Biology präsentiert wurde, könnte helfen, die wel...

Ein Team aus EU-finanzierten britischen und französischen Forschern identifizierte ein sogenanntes Nährstoff-Gen, das den Nährstofftransport von der Pflanze in die Samen reguliert. Die Entdeckung, die jetzt im Fachblatt Current Biology präsentiert wurde, könnte helfen, die weltweite Nahrungsmittelproduktion zu steigern und Nahrungsmittelsicherheit zu gewährleisten.

Erstmals haben Forscher das Gen Meg1 identifiziert, das den Nährstofftransport von der Mutterpflanze zu Maispflanzensamen optimiert.

Die Studie wurde teilweise von der Europäischen Kommission über die Maßnahme "Harnessing plant reproduction for crop improvement" des Bereichs Nahrungsmittel und Landwirtschaft des europäischen Forschungsverbunds "European Cooperation in Science and Technology" (COST) finanziert. COST koordiniert auf europäischer Ebene verschiedene nationale Forschungsprogramme und wird durch die Generaldirektion Forschung und Innovation unterstützt. Hauptziel ist die Zusammenführung fragmentierter europäischer Forschungsinvestitionen und die Öffnung des Europäischen Forschungsraumes (EFR) für eine weltweite Zusammenarbeit.

Meg1 wird im Gegensatz zu den meisten Genen, die sowohl von mütterlichen als auch väterlichen Chromosomen exprimiert werden, nur von mütterlichen Chromosomen exprimiert. Diese ungewöhnliche Form der uniparentalen (einelterlichen) Genexpression, die als Imprinting bezeichnet wird, kommt nicht nur bei Pflanzen vor, sondern auch bei menschlichen Genen. Sie reguliert die Entwicklung der Plazenta und damit die Zufuhr mütterlicher Nährstoffe während der Embryonalentwicklung.

Obwohl die Existenz dieser elterlich geprägten Gene beim Menschen und anderen Säugetieren seit einiger Zeit erwiesen ist, wurde nun erstmals parallel ein Gen in der Pflanzenwelt entdeckt, das die Nährstoffversorgung während der Samenentwicklung sichert.

Die Ergebnisse der neuen Studie liefern die Basis für die weitere Erforschung des Expressionsmechanismus und die Einzüchtung dieses Gens, um Samengröße und Erträge bei wichtigen Agrarpflanzen zu steigern.

Studienautor Dr. Jose Gutierrez-Marcos von der Universität Warwick erklärt hierzu: "Die Entdeckung ist von wesentlicher Bedeutung für die weltweite Agrarwirtschaft und Ernährungssicherheit, da Wissenschaftler nun die molekularen Grundlagen kennen, um dieses Gen durch herkömmliche Pflanzenzüchtung oder andere Methoden zu manipulieren und die Sameneigenschaften zu verbessern, beispielsweise zur Erhöhung der Saatguterträge. Neue Erkenntnisse zur Entwicklung der Maissamen und Samen anderer Getreidearten wie Reis und Weizen sind von größter Bedeutung, da die Weltbevölkerung zur Sicherung der Ernährung auf diese Grundnahrungsmittel angewiesen ist. Um den Bedürfnissen der wachsenden Weltbevölkerung in den kommenden Jahren gerecht zu werden und die Nahrungsmittelproduktion zu sichern und zu steigern, müssen Forscher und Züchter eng zusammenarbeiten."

Professor Hugh Dickinson von der Universität Oxford, ein weiterer Studienautor, erklärt: "Allein die Entdeckung von MEG1 war ein großer Fortschritt, sie ist aber auch ein wesentlicher Durchbruch bei der Erforschung komplexer genetischer Signalwege, die die Bereitstellung von Nährstoffen und den Nährstoffgehalt in Samen regulieren."

Obwohl wünschenswerte Pflanzenmerkmale meist polygenetischen Ursprungs sind, gibt es bislang noch kein Züchtungsverfahren, mit dem multigenetische Eigenschaften über Folgegenerationen hinweg effizient fixiert werden können. Eine der häufigsten systembezogenen Reproduktionsmethoden zur Fixierung optimaler agronomischer Eigenschaften in Kulturpflanzen ist die klonale Vermehrung, da sie eine sofortige Fixierung des kompletten Genoms der besten Pflanzen ermöglicht.

Hauptziel von COST ist die Zusammenführung europäischer und internationaler Forschungsexpertise in diesem Bereich, um Mechanismen der geschlechtlichen/apomiktischen Vermehrung besser zu verstehen, aus diesem Wissen neue Ansätze in der Landwirtschaft und Nahrungsmittelproduktion zu entwickeln und so die weltweiten Erträge zu steigern.Weitere Informationen finden Sie unter: Universität Warwick: http://www2.warwick.ac.uk/

Länder

Frankreich, Vereinigtes Königreich