Wie aus Kohl und Rübe genetisch stabiler Raps wird

Rapsblüten Quelle: Foto: Rod Snowdon (idw)

Raps ist eine der jüngsten Pflanzenarten und zeichnet sich unter den Kulturpflanzen durch seine einzigartige Entstehungsgeschichte aus: Erst vor wenigen tausend Jahren ist Europas wichtigste Ölpflanze aus einer zufälligen Artkreuzung entstanden. Doch die Rapszüchtung ist schwierig: Da die Spezies (Brassica napus) auf nur sehr wenige Ausgangskreuzungen zurückgeht, fehlt die nötige genetische Vielfalt für anhaltende züchterische Verbesserung.

Dr. Annaliese Mason aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Rod Snowdon, Professur für Pflanzenzüchtung an der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), untersucht Möglichkeiten, die genetische Vielfalt in Raps zu erhöhen. Ihr Projekt „Wiederherstellung genomstabiler Rapsformen“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für drei Jahre mit insgesamt rund 563.000 Euro gefördert.

Eine gängige Methode, um die genetische Diversität in Raps zu erhöhen, ist die Erschaffung neuer, „synthetischer“ Rapsformen aus den Vorgängerarten Rübsen (Brassica rapa) und Kohl (Brassica oleracea). Diese neuen Hybriden haben dieselbe chromosomale Zusammensetzung wie Brassica napus sowie eine erhöhte genetische Diversität. Allerdings sind die Genome synthetischer Rapsformen aufgrund einer gestörten Kontrolle der Zellteilung in den Keimzellen instabil. Die Pflanzen bilden keine oder nur wenige Samen und ihre Nutzung für die Züchtung ist deswegen mit großen Schwierigkeiten verbunden.

Der Grund für diese genomische Instabilität ist unbekannt, denn natürlicher Raps ist genomisch sehr stabil. Das Team um Dr. Annaliese Mason verfolgt zwei möglichen Ansätze, um die Instabilität in neuen Hybriden zu erörtern: Zum einen untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, ob sich stabilere Rapsformen synthetisieren lassen, wenn aus der sehr vielfältigen Kohlfamilie ganz unterschiedliche Eltern für die Ausgangskreuzungen verwendet werden. Andererseits suchen sie nach Mutation, die nach der Entstehung des Rapses eine erhöhte genomische Stabilität verursacht haben könnten.

Zum Einsatz kommen rund 300 synthetische Rapslinien aus extrem diversen Ausgangskreuzungen. Zur Quantifizierung genomischer Umordnungen werden hochauflösende Genomanalysen eingesetzt. Durch die Erfassung der Fruchtbarkeit und des Verhaltens der Chromosomen sollen Linien mit einem stabilen Erscheinungsbild identifiziert werden.

Wenn die Mechanismen der genomischen Stabilität in Raps identifiziert sind, wird dies nicht nur von Nutzen sein, um genetische Vielfalt in Raps zu erzeugen – die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erhalten auch faszinierende Einblicke in die Evolution dieser Art.

Quelle: Justus-Liebig-Universität Gießen (idw)