#Einkorn-Gene könnten Brotweizen verbessern

Seit Jahrtausenden pflanzt die Menschheit das Getreide Einkorn an. Durch Züchtungen entstand daraus später unser moderner Brotweizen, der ertragreicher und leichter zu ernten ist – allerdings ist er dafür weniger widerstandsfähig gegenüber Umweltherausforderungen als sein urtümlicher Verwandter. Nun haben Forschende das Genom wilder und domestizierter Einkornsorten sequenziert. Die Ergebnisse geben nicht nur Aufschluss über die Evolutionsgeschichte des Getreides, sondern könnten auch dabei helfen, dem Brotweizen wieder Gene einzukreuzen, die ihn robuster gegenüber Hitze, Trockenheit und Schädlingen machen.

Das Getreide Einkorn (Triticum monococcum) war die erste domestizierte Weizenart und spielte bereits vor über 10.000 Jahren eine zentrale Rolle bei der Entstehung der Landwirtschaft und der neolithischen Revolution im Fruchtbaren Halbmond. Im Laufe der Jahrhunderte selektierten die Menschen Varianten dieses Getreides, die sich möglichst leicht dreschen ließen und große Körner hatten – unser moderner Brotweizen entstand. Da der Fokus der Zucht aber auf hohem Ertrag und einfachem Anbau lag, verlor der Weizen im Laufe der Zeit seine natürliche Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit, Hitze und Schädlinge. Im Einkorn dagegen, das bis heute angebaut wird, aber weniger stark gezüchtet wurde, blieben diese Eigenschaften erhalten.

Einblicke in die Evolutionsgeschichte

Das hat sich ein Team um Hanin Ibrahim Ahmed von der König Abdullah Universität für Wissenschaft und Technologie in Saudi-Arabien nun zunutze gemacht. Um den Geheimnissen der Widerstandsfähigkeit des Einkorns auf die Spur zu kommen, sequenzierten sie das vollständige Genom von wildem und domestiziertem Einkorn. „Durch das Verständnis der genetischen Vielfalt und der Evolutionsgeschichte des Einkorns können Forschende nun sein Potenzial für künftige Züchtungsbemühungen und die Entwicklung widerstandsfähigerer und nahrhafterer Weizensorten nutzen“, sagt Ahmed.

Zudem gibt das 5,2 Milliarden Basenpaare lange Einkorn-Genom einzigartige Einblicke in die Evolution des Getreides. Bisher ging man davon aus, dass die Evolution des Weizens ein stetiger Prozess war, bei dem sich die verschiedenen Weizenarten von einem gemeinsamen Ursprung aus entwickelten, danach aber nur noch wenig vermischten. „Unsere Genomanalysen zeigen jedoch, dass die Geschichte des Weizens viel komplexer ist und dass es zu einer starken Vermischung und einem regen Genfluss zwischen verschiedenen Weizenarten gekommen ist“, berichtet Ahmeds Kollege Simon Krattinger. Diese Hinweise könnten in Zukunft auch dabei helfen, Wanderungsbewegungen unserer Vorfahren zu rekonstruieren, die ihre jeweiligen Getreidesorten mit in neue Regionen brachten.

Robust für den Klimawandel

Durch Vergleiche mit dem bereits bekannten Genom des Brotweizens stellte das Team fest, dass sich im Laufe der Evolutionsgeschichte immer wieder Einkorn in gezüchtete Weizenarten eingekreuzt hat. „Wahrscheinlich wuchs Einkorn in unmittelbarer Nähe zu anderen, landwirtschaftlich angebauten Weizensorten, was zu einer Vermischung der DNA zwischen den beiden eng verwandten Arten führte“, erläutert Krattinger. Rund ein Prozent des Genoms des modernen Brotweizens besteht der Analyse zufolge aus eingekreuzten Einkorn-Genen. Womöglich haben eben diese Einkorn-Gene dem Brotweizen bereits in der Vergangenheit geholfen, sich an veränderte klimatische Bedingungen anzupassen, sodass sich die entsprechenden Varianten durchsetzen konnten.

Auch in Zukunft, so die Hoffnung der Forschenden, könnten Einkorn-Gene helfen, den Brotweizen widerstandsfähiger gegenüber den Herausforderungen des Klimawandels zu machen. Mit Hilfe moderner, molekular geleiteter Züchtungsverfahren wollen die Forschenden nützliche Gene aus Einkorn in Brotweizen übertragen. Zudem planen sie, auch Brotweizen-Gene in Einkorn einzukreuzen, um dafür zu sorgen, dass das gesunde und schmackhafte Urgetreide leichter anzubauen und zu ernten ist und damit in größerem Stil genutzt werden kann.

Quelle: Hanin Ibrahim Ahmed (King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal, Saudi Arabia) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-023-06389-7

© wissenschaft.de – Elena Bernard