Technologie zur Produktion von kälteresistentem Reis entwickelt

Forscher haben eine Technologie zur Produktion von Reispflanzen entwickelt, die widerstandsfähiger gegenüber kaltem Wetter sind.

Einem Forscherteam des Korea Polar Research Institute (KOPI) und der Yonsei University ist es gelungen, die Gene einer antarktischen Pflanze zu identifizieren und zu separieren, die es der Pflanze erlauben, sich besser einem kalten Klima anzupassen. Dies ist ein Novum weltweit. Die Forscher transplantierten die Gene in Reispflanzen, und ihre Kältetoleranz verbesserte sich um das Fünffache. Das gab das Ministerium für Ozeane und Fischereiwesen am 1. Juni bekannt.

Seit 2011 untersuchen die Forscher Pflanzen, die in den extremen Wetterbedingungen der Antarktis gedeihen. Sie separierten die Gene „D.antarctica C-repeat binding factor 7“ (DaCBF7) aus einer Deschampsia antarctica, einer Art Antarktischer Schmiele.

Aufgrund der Polarnächte ohne jede Sonne, der Weißen Nächte, der starken ultravioletten Strahlen und der extrem kalten Wetterbedigungen ist die Antarktis nicht für Pflanzenvegetation geeignet. Das Eis schmilzt nicht, selbst im Sommer. Die Deschampsia antarctica oder Antarktische Schmiele ist nur eine von zwei blühenden Pflanzen, die auf dem Kontinent beheimatet sind. Die andere heißt Colobanthus quitensis (Antarktischer Perlwurz). Die Populationen beider Pflanzen sind aufgrund der globalen Erwärmung auf dem Vormarsch.

Die Barton-Halbinsel, einer der Hauptlebensräume der Deschampsia Antarctica, weist im Sommer eine Durchschnittstemperatur zwischen 0 und 4 Grad Celsius auf. Aufgrund von Windgeschwindigkeiten von 36 km pro Stunde ist die gefühlte Temperatur viel kälter. Eine optimale Temperatur für das Pflanzenwachstum würde bei 13 Grad Celsius liegen, aber die Pflanze ist sehr tolerant gegenüber kaltem Wetter und kann 30 Prozent ihrer Photosynthesetätigkeiten bei 0 Grad Celsius durchführen. Die Pflanze besitzt auf Protein basierende Gene, die eine potenzielle Zellschädigung verhindern können, welche durch Temperaturen um den Gefrierpunkt verursacht wird.

Die Forscher transplantierten die DaCBF7 in Reissamen. Sie machten die Entdeckung, dass transgene Reispflanzen bei Normaltemperaturen normalen Reispflanzen in ihrer Form und Wachstumsgeschwindigkeit ähneln. Es erwies sich jedoch, dass transgene Reispflanzen mit viel höherer Wahrscheinlichkeit bei kalten Temperaturen überleben.

Gewöhnliche und transgene Reispflanzen wurden acht Tage lang kalten Temperaturen von 4 Grad Celsius ausgesetzt, eine Temperatur, die den Pflanzen ernsthaften Schaden zufügen könnte. Nur 11 Prozent der gewöhnlichen Pflanzen überlebten, während ein Maximum von 79 Prozent der transgenen Pflanzen überlebte und sich durchschnittlich 54 Prozent weiterentwickelten. Die DaCBF7-Gene stellten unter Beweis, dass sie die Kältetoleranz der Reispflanzen signifikant erhöhen konnten.

„Wir haben entdeckt, dass DaCBF7 in Pflanzen die Belastung durch kaltes Wetter verhindern kann”, sagte Lee Hyoung-seok, ein Forscher am KOPRI. „Als die Gene angewendet wurden, war das Toleranzniveau gegenüber kaltem Wetter fünfmal höher als bei gewöhnlichen Reispflanzen.“


Die Forschungsergebnisse wurden auf der Homepage von “Plant Science” veröffentlicht, einem internationalen Magazin.
(http://www.sciencedirect.com/science/journal/01689452)

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