Züchtung phosphatreicher Hirsesorten
Die Phosphatverfügbarkeit ist in der Landwirtschaft ein limitierender Wachstumsfaktor, was bei bis zu 40% der weltweiten Ackerflächen die Ertragsleistung verringert. Die biotechnologische Aufwertung des Grundnahrungsmittels Kolbenhirse (Setaria italica) zur verbesserten Aufnahme und Umsetzung von Phosphor ist daher eine Priorität bei der Verbesserung der Ernährungssicherheit. Das EU-finanzierte Projekt "Improved millets for phosphate acquisition and transport" (IMPACT) sollte Phosphoraufnahme und –transport steigern und hierfür Proteine näher erforschen, die an diesem Prozess beteiligt sind. Konkret untersuchten die Forscher eine Familie von Phosphor-Transporterproteinen (Pht1). IMPACT analysierte bei Kolbenhirsesorten Wachstumsrate, Phosphatwerte und Chlorophyllerzeugung unter Einsatz unterschiedlicher Phosphorkonzentrationen und definierte auf dieser Basis Werte für Phosphormangel und Phosphorsättigung. Anhand dieser Vorlage untersuchten die Forscher dann die Expression 12 verschiedener Pht1-Proteine in Blättern, Trieben und Wurzeln phosphorreicher und –armer Pflanzen. Sie entdeckten ein Protein, das stets exprimiert wird, und zwei Proteine, die nur bei Phosphormangel (in Blättern und Wurzeln) exprimiert werden. Weiterhin wurde mittels bioinformatischer Methoden die Regulierung der Proteine bei Kolbenhirse erforscht, und es wurden künstliche Genexpressionssysteme für Detailstudien an PHT1-Proteinen generiert. IMPACT schuf die Basis für weitere Untersuchungen des Phosphorstoffwechsels bei der Kolbenhirse und trug neue Erkenntnisse zum Umsatz von Phosphor in Nutzpflanzen bei, was für Ernteerträge und weltweite Ernährungssicherheit künftig von größter Bedeutung sein könnte.
Schlüsselbegriffe
Hirse, Kolbenhirse, Phosphatreich, Pht1, Phosphatmangel
