Hafer gehört zur Familie der ökonomisch wichtigen Süssgräser (Poaceae), zu der auch Weizen, Reis, Gerste, Hirse, Mais, Sorghum und Zuckerrohr gehören.
Olof Olsson
Hafer ist eine wichtige Nutzpflanze mit vielen gesundheitlichen Vorteilen und vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten. Die Sorten sind jedoch nicht an steigende Durchschnittstemperaturen, zunehmende Trockenheit und sich neu entwickelnde Pflanzenkrankheiten angepasst.
Um Hafersorten züchten zu können, die mit den sich schnell verändernden Bedingungen Schritt halten können, wird ein möglichst genaues Wissen über ihre Genetik immer wichtiger. Die Forschenden haben das Pangenom von 33 Haferlinien entschlüsselt. Ein Pangenom bildet die gesamte genetische Vielfalt der untersuchten Sorten ab, umfasst also nicht nur Gene, die in allen Pflanzen vorkommen, sondern auch solche, die nur in bestimmten Pflanzen vorhanden sind.
Genetische Vielfalt nutzen
Das Team sequenzierte und analysierte die Genome von Haferlinien aus vielen Regionen der Welt. Das Pangenom bildet somit laut den Forschenden einen grossen Umfang der gesamten genetischen Hafer-Diversität ab. «Unsere Ergebnisse bilden ein Fundament, das uns helfen wird, zu verstehen, welche Gene für Ertrag, Klimaanpassung und Pflanzengesundheit wichtig sind», erklärt Nadia Kamal die Bedeutung des Hafer-Pangenoms. Sie ist Professorin für Computational Plant Biology an der TUM und eine der Erstautorinnen der Studie.
Die Forschenden untersuchten hierfür 26 kultivierte Sorten, unter ihnen auch alte Sorten, und verschiedene wilde Sorten. Alte und wilde Sorten in die Untersuchung zu integrieren war für das Team wichtig, da moderne Zuchtsorten vorrangig auf Ertrag hin gezüchtet wurden – mitunter zu Lasten anderer Eigenschaften, die sich künftig als günstig erweisen könnten. Diese könnten in alten und wilden Sorten überlebt haben und sie zum Beispiel robuster gegenüber Trockenheit oder Krankheiten machen.
Potenzial zur Widerstandsfähigkeit
Das Team um Nadia Kamal hat auch untersucht, wie Tausende von Genen im Hafer in verschiedenen Pflanzenteilen und Linien aktiv sind, und konnte so zeigen, dass Hafer ein besonderes Potenzial zur Anpassung und Widerstandsfähigkeit besitzt. So spiegeln Unterschiede in den Genexpressionsmustern oft auch die geografische Herkunft der Linien wider – ein Hinweis darauf, dass sich Haferpopulationen durch fein abgestimmte Genregulation an unterschiedliche Umweltbedingungen angepasst haben. Auf dieser Basis wurde ein Pantranskriptom von 23 der im Pangenom untersuchten Haferlinien erstellt – ein Aktivitäts-Verzeichnis der Gene.
«Die Kombination aus Pangenom und Pantranskriptom eröffnet neue Möglichkeiten, Haferlinien zu züchten, die sowohl ertragreich als auch an unterschiedliche Klimabedingungen angepasst sind», sagt Manuel Spannagl von Helmholtz Munich, der ebenfalls an der Studie beteiligt war. «Hafer macht zwar im Vergleich zu Weizen, Reis und Mais einen kleineren Anteil am Markt aus, dennoch ist es wichtig, ihn in der Diskussion um klimaresilientes Getreide nicht aus dem Blick zu verlieren», sagt Nadia Kamal. «Nicht nur ist es für unsere Gesundheit gut, eine grosse Bandbreite von Nahrungsmitteln zur Verfügung zu haben. Wir schaffen somit auch die Möglichkeit, etwaige Ernteausfälle anderer Arten zumindest teilweise ausgleichen zu können», führt sie aus.
