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Was den wilden Weizen „zahm“ machte

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Die Wildform des Weizens: Emmer. (Foto: Energin .R Technologies 2009 LTD)
Er wird zu Mehl, Brot oder Nudeln: Seit Jahrtausenden ernährt Weizen die Menschen. Nun gewährt die Genomsequenzierung des wilden Emmers Einblicke, wie die Zucht den Natur-Weizen in die moderne Version verwandelt hat. Der Mensch hat demnach nicht nur den Ertrag gesteigert, sondern beispielsweise auch eine Eigenschaft gefördert, die eine effektive Ernte überhaupt erst ermöglichte: Das Haltevermögen der Ähren gegenüber den Körnern. Generell könnte die Genomsequenz des Ur-Weizens nun Möglichkeiten aufzeigen, den Ertrag und die Qualität dieses wichtigen Nahrungsmittels weiter zu verbessern, sagen die Forscher.

Die Geschichte begann vor etwa 10.000 Jahren im Gebiet des sogenannten fruchtbaren Halbmonds im Vorderen Orient: Menschen sammelten die Wildformen des Weizens, bauten ihn gezielt an und beeinflussten diese Pflanze schließlich auch züchterisch. So entstanden die ersten landwirtschaftlichen Gesellschaften und bereiteten den Boden für die Entwicklung der Zivilisation. Bis heute hat der Weizen seine große Bedeutung für die menschliche Ernährung behalten: Aus diesem Getreide stammen rund 20 Prozent der Nahrungsenergie, die die Menschheit verbraucht. Das verdeutlicht: der Weizen steht zurecht im Fokus der Forschung.

Der Wilde Emmer gibt sein Erbgut preis

Um buchstäblich fundamentales Wissen über den Weizen zu gewinnen, hat nun ein internationales Forscherteam das Genom der Ursprungsart fast aller Kulturweizensorten sequenziert und analysiert – des wilden Emmers (Triticum dicoccum). Die genetischen Informationen über seine insgesamt 14 Chromosomen ermöglichten Vergleiche mit den modernen Sorten. Das Team konnte auf diese Weise Erbanlagen identifizieren, die im Laufe der Zuchtgeschichte lahmgelegt oder verändert wurden. „Aus biologischer und historischer Sicht haben wir einen Zeittunnel geschaffen, den wir verwenden können, um Weizen vor den Ursprüngen der Landwirtschaft zu untersuchen“, sagt Co-Autor Assaf Distelfeld von der Universität Tel Aviv.

So deckten sie unter anderem die genetische Grundlage einer der wichtigsten Unterscheidungsmerkmale zwischen dem Emmer und den Kulturformen auf: „Während die Samen des wilden Weizens leicht von der Pflanze abfallen und verloren gehen, bedeutete eine Veränderung in nur zwei Genen, dass beim Kulturweizen die Samen an die Ähre gebunden bleiben. Diese Eigenschaft, ermöglichte es den Menschen, den Weizen zu ernten“, erklärt Distelfeld.

Genetische Informationen mit Potenzial

Aber auch die genetischen Spuren weiterer Merkmale zeichneten sich ab, wie sein Kollege Eduard Akhunov von der Kansas State University weiter ausführt: „Die neue Informationsquelle erlaubte uns, eine Reihe von Genen zu identifizieren, die Hauptmerkmale kontrollierten, die von den frühen Menschen während der Weizendomestikation beeinflusst wurden und die als Grundlage für die Entwicklung der modernen Weizensorten dienten. Diese Gene repräsentieren eine unschätzbare Ressource für die zukünftigen Zuchtbemühungen. Der wilde Emmer könnte zu einer neuen – alten Quelle werden, um die Ernährungsqualität von Getreide sowie die Toleranz gegenüber Krankheiten und Trockenheit zu verbessern“, sagt Akhunov.

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Den Punkt Trockentoleranz hebt Co-Autor Zvi Peleg von der Hebräischen Universität von Jerusalem besonders hervor: „Während viele moderne Weizensorten empfindlich gegenüber Trockenheit sind, hat wilder Emmer eine lange Evolutionsgeschichte im Rahmen des trockenen mediterranen Klimas durchgemacht. Die Nutzung der entsprechenden Gene in Zuchtprogrammen könnte somit dazu beitragen, mehr Ertrag bei wenig Wasser zu erreichen“, so der Wissenschaftler.

Vor dem Hintergrund der wachsenden Erdbevölkerung und den Risiken im Rahmen des Klimawandels scheinen diese Möglichkeiten höchst willkommen. „Wir haben jetzt die Möglichkeiten, Kulturpflanzen intensiver zu erforschen und unsere Entdeckungen effizienter umzusetzen als jemals zuvor“, resümiert Distelfeld.

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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