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Das Erbe des Mais

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Eine neue Zukunft für Mais – Das Erbgut der Nutzpflanze ist entschlüsselt – Dadurch wird die schnelle Züchtung neuer Sorten möglich

Fast 400 Jahre, nachdem die ersten europäischen Siedler in Nordamerika Bekanntschaft mit dem Mais machten, haben amerikanische Molekularbiologen das Erbgut dieser enorm wichtigen Nutzpflanze entschlüsselt.


Mehrere Forschergruppen unterschiedlicher Institutionen haben sich seit 2005 unter Leitung von Patrick Schnable von der Iowa State University mit dem schwierigen Projekt beschäftigt, dessen Ergebnisse heute in „Science“ veröffentlicht werden.

Die Arbeit gestaltete sich als aufwendig, weil das Maiserbgut außergewöhnlich kompliziert ist. Ursprünglich bestand es aus vier Chromosomensätzen, die irgendwann zu den üblichen zwei Sätzen miteinander verschmolzen. Außerdem enthält es sehr viele sogenannte springende Gene und sehr viele, lange Sequenzverdoppelungen, die eine exakte Zuordnung der entschlüsselten Abschnitte zueinander komplizieren, sagt Sandra Clifton von der Washington University in St. Louis: „Die Sequenzierung des Maisgenoms war, als wenn man unzählige Meilen auf einem Highway fährt und nur gelegentlich auf ein Hinweisschild trifft.“

Deshalb glaubten die Wissenschaftler noch vor einem Jahr, dass Mais etwa 50 000 Gene besitzen würde. Es sind aber doch „nur“ 32 000, aufgebaut aus rund zwei Milliarden Bausteinen (Nukleotiden), die sich auf zehn Chromosomen verteilen. Damit hat der Mais eine ähnliche Größe wie das menschliche Genom mit drei Milliarden Nukleotiden und 20 000 Genen auf 23 Chromosomen.

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„Saatguterzeuger und Genetiker werden sich auf unsere Daten stürzen, um interessante Gene zu untersuchen“, sagt Richard Wilson, Direktor des Genomzentrums der Washington University. „Mit dem kompletten Erbgut in der Hand wird es leichter, neue Sorten zu züchten, die höhere Erträge liefern und extreme Bedingungen wie Hitze, Dürre und anderes tolerieren.“

Schon heute existieren unzählige Maisvarietäten, von denen etliche allerdings nur lokale Bedeutung haben. Von den Hochertragssorten erwarten allein die USA in diesem Jahr eine Ernte nur von Korn von 200 Millionen Tonnen. Hinzu kommen Millionen Tonnen vollständiger Pflanzen, die gehäckselt in Silos zu Viehfutter reifen. Mais ist zur Grundlage in der Viehmast geworden, und er steckt in Cornflakes zum Frühstück, in Zahnpasta, Schuhcreme und seit Kurzem auch als Alkohol in Autotanks.

In einem begleitenden Kommentar in „Science“ beschreiben Genetiker die Entschlüsselung als „Meilenstein für die Genetik und die Pflanzenbiologie“. Sie erwarten davon eine „Revolution in der Genetik und der Züchtungsforschung von Getreide“ im Allgemeinen. Insbesondere das Phänomen der springenden Gene, die im Erbgut hin und her wandern, und der Hybrideffekt könnten jetzt eingehender erforscht werden.

Der Hybrideffekt, Biologen sprechen vom Heterosiseffekt, ist ein Phänomen, das beim Mais besonders ausgeprägt in Erscheinung tritt und in der Saatguterzeugung angewandt wird. Dabei kreuzt man zwei Maislinien, die sich in ihrem Erbgut möglichst weit unterscheiden. Diese Elternlinien zeigen nur durchschnittlichen Wuchs und bringen geringen Ertrag. Ihre Nachkommen aus dem sogenannten Hybridsaatgut aber sind extrem groß, kräftig und ertragreich. Dieser Effekt ist immer noch rätselhaft. Wenn es Biologen gelingt, den Heterosiseffekt aufzuklären, dann könnte er auch bei Getreide angewandt werden. Mit der Entschlüsselung verwirklicht sich ein Wunsch, den die Vereinigung der amerikanischen Maisfarmer 1994 formulierte: „Die Zukunft von Mais liegt in seinem genetischen Code.“ Er erhält eine neue Zukunft

via: www.welt.de/die-welt/wissen

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