Wie Getreide der Dürre trotzt

Mit der Klimaerwärmung werden Nutzpflanzen immer wichtiger, die auch bei Trockenheit und Hitze ertragreich sind. Eine davon ist die Perlhirse: Forscher haben nun das Erbgut des Getreides entschlüsselt – und das könnte auch andere Pflanzen widerstandsfähiger machen.

Perlhirse (Pennisetum glaucum) wird weltweit auf 27 Millionen Hektar angebaut und ist ein Grundnahrungsmittel für 90 Millionen in Armut lebende Bauern, schreiben die Forscher in einer neuen Studie.

Ein Hauptgrund dafür sei neben dem hohen Eiweißgehalt von neun bis 18 Prozent die Tatsache, dass die Getreideart Temperaturen bis zu 42 Grad Celsius in der vegetativen Phase toleriert.

1.000 Linien untersucht

Das Team unter der Leitung der Getreideforschungseinrichtung ICRISAT hat nun knapp 1.000 verschiedene Linien der Perlhirse sequenziert, das Gros davon Zuchtlinien, aber auch 34 Wildtypen. Auf den rund 38.000 Genen der Pflanze identifizierten sie etwa 1.000 Marker, die mit bestimmten Eigenschaften, wie Trocken- oder Hitzeresistenz, Ertrag oder bestimmten Inhaltsstoffen zusammenhängen.

„Solche Marker kann man in Züchtungsversuchen benutzen, um gezielt zu selektieren“, erklärte Wolfram Weckwerth, Systembiologe an der Uni Wien und einer der Studienautoren.

Das Wissen um das Genom der Perlhirse soll es nun ermöglichen, Eigenschaften der Pflanze zu verbessern, etwa den geringen Ertrag zu erhöhen, bzw. die Trocken- und Hitzeresistenz auf andere Pflanzen zu übertragen.

Afrikanische Bauern bei der Perlhirseernte

ICRISAT

Afrikanische Bauern bei der Perlhirseernte

Sehr tiefe Wurzeln

Eine Forschergruppe um Weckwerth hat auf Basis der Genom-Informationen auch den Stoffwechsel und die Proteinsynthese der Perlhirse untersucht und erste Hypothesen aufgestellt, wie diese Pflanze einen Ernteertrag unter extremen Trockenstressbedingungen erhalten kann.

Die Perlhirse kann dabei sehr tiefe Wurzelsysteme - bis zu zwei Meter und mehr - ausbilden. Gleichzeitig schafft sie es, die Signalwege zwischen Wurzel und Spross aufrechtzuerhalten, was offensichtlich durch zahlreiche veränderte Signalprozesse ermöglicht wird.

„Diese Prozesse sind organspezifisch, das Blatt schützt sich anders als die Wurzel oder der Samen gegen Austrocknung“, so Weckwerth. Selbst wenn die Pflanze das Wachstum aus Wassermangel einstelle, würden sich trotzdem Samen bilden. In den enorm komplexen Vorgängen können die Forscher nun jene Proteine identifizieren, die mit diesem Prozess zusammenhängen.

science.ORF.at/APA

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