Pilzresistenz bei Weizen: Biodiversität ist zentral für Ernährungssicherheit
Zürich – Gelbrost, eine der meistverbreiteten Pilzerkrankungen, ist eine Bedrohung für den weltweiten Weizenanbau. Forschende der Universität Zürich haben in traditionellen asiatischen Weizensorten Genregionen gefunden, die eine Resistenz gegen den Pilz verleihen. Diese könnten als dauerhafte Quelle für Gelbrostresistenz in kommerziellen Sorten dienen und so zur Ernährungssicherheit beitragen.
Gelbrost, auch als Streifenrost bekannt, wird durch einen Pilz namens Puccinia striiformis f. sp. tritici verursacht. Die Pflanzenkrankheit befällt rund 88 Prozent der weltweiten Produktion von Brotweizen und ist eine der verheerendsten Bedrohungen für die Erträge. Neue Strategien gegen den Pilz sind daher dringend erforderlich. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Universität Zürich (UZH) hat nun in traditionellen Weizensorten aus Asien zwei Regionen im Genom entdeckt, die die Pflanzen resistent gegen die Krankheit machen. «Lassen sich solche Gene auf kommerzielle Weizensorten übertragen, könnten sie für die Bekämpfung des Gelbrostes wichtige Beiträge leisten», sagt Studienverantwortlicher Kentaro Shimizu, UZH-Professor am Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften.
Genetische Vielfalt von lokalen Weizensorten
Jahrzehntelang konzentrierte sich die gezielte Züchtung von Weizen auf die Entwicklung ertragreicher Sorten. Die modernen Sorten trugen zwar dazu bei, die Welt zu ernähren, doch ihre begrenzte genetische Vielfalt führte zu einer erhöhten Anfälligkeit gegenüber Schädlingen, Krankheiten und extreme Klimabedingungen. Im Gegensatz dazu haben zahlreiche lokale Landwirte traditionelle Weizensorten in verschiedenen Regionen der Welt gepflegt, die weniger vom Verlust der genetischen Vielfalt betroffen sind. Besonders lokale asiatische Sorten stellen ein potenzielles Reservoir an genetischer Vielfalt mit höherer Krankheitsresistenz dar. Sie sind jedoch noch nicht ausreichend erforscht.
Während ihrer Promotion in Shimizus Team führte Katharina Jung in Zusammenarbeit mit dem International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT) in Mexiko und der Kyoto University in Japan Forschungsarbeiten zur Gelbrostresistenz bei Weizen durch. Jung untersuchte sowohl traditionelle als auch moderne Sorten aus Japan, China, Nepal und Pakistan. Zunächst identifizierte sie in gross angelegten Feldversuchen in Reckenholz in der Schweiz und am CIMMYT in Mexiko gelbrostresistente Weizenpflanzen. Dann lokalisierte sie Regionen im Genom, die zur Gelbrostresistenz beitragen.
Gezielte Suche nach neuen Gelbrost-Resistenzen
Jung entdeckte zwei neue Genomregionen, die mit der Gelbrostresistenz zusammenhängen: Die eine ist spezifisch für eine traditionelle Sorte aus Nepal, während die andere Genregion breiter über traditionelle Sorten aus Nepal, Pakistan und China im südlichen Himalaya-Gebiet verteilt ist. «Man nimmt an, dass das südliche Himalaya-Gebiet der Ursprung des Gelbrosterregers ist. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass traditionelle Sorten aus diesem Gebiet einzigartige und stabile Resistenzen gegen Gelbrost aufweisen könnten», sagt Jung. Eine gezieltere Suche nach neuen Gelbrostresistenzen in Sorten aus dieser Region könnte einen dauerhaften Schutz gegen eine Vielzahl von Erregerstämmen bieten.
Lokale Sorten und Anbaupraktiken bewahren
Die Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, die genetische Vielfalt und die traditionellen Weizensorten zu bewahren, um Krankheiten und andere Bedrohungen zu bekämpfen. Landwirte haben diese traditionellen Sorten in verschiedenen Teilen der Welt über Generationen hinweg angebaut und gepflegt, was für die künftige Ernährungssicherheit von grossem Wert ist. «Traditionelle Sorten müssen sowohl in Genbanken als auch auf den Feldern der Bauern erhalten werden, bevor sie für immer verloren gehen. Ihre Nutzung sollte in enger Zusammenarbeit mit den lokalen Landwirten erfolgen, damit diese davon profitieren. Denn ihr Wissen und ihre Praxis waren für die heutige genetische Vielfalt entscheidend», so Jung. (Universität Zürich/mc/ps)
Literatur
Katharina Jung, Reiko Akiyama, Jilu Nie, Miyuki Nitta, Naoto‑Benjamin Hamaya, Naeela Qureshi, Sridhar Bhavani, Thomas Wicker, Beat Keller, Masahiro Kishii, Shuhei Nasuda, Kentaro K. Shimizu. Unveiling yellow rust resistance in the near‐Himalayan region: insights from a nested association mapping study. Theoretical and Applied Genetics. 5 June 2025. DOI: https://doi.org/10.1007/s00122-025-04886-z
