Echter Mehltau ist eine weit verbreitete Pilzkrankheit der Gerste in gemäßigten Klimazonen wie in weiten Teilen Europas, die zu Ernteverlusten von bis zu 40 Prozent führen kann. Gerste ist in Deutschland nach Weizen das zweithäufigste Getreide. 2024 wurden 10,6 Millionen Tonnen geerntet. Zum Schutz vor Mehltau hat die Evolution die Gerste mit einer Vielzahl von Immunrezeptoren ausgestattet, die hochspezifisch jeweils ein Mehltauprotein erkennen, auch Effektor genannt, das nur in einem Stamm einer genetisch vielfältigen Mehltaupopulation vorkommt.

Baupläne für diese Immunrezeptoren sind Resistenzgene der Pflanze, die seit Jahrzehnten von Pflanzenzüchtern in Zuchtprogrammen aus Wildformen in Nutzpflanzen eingekreuzt werden. Die Erkenntnisse aus der aktuellen Studie könnte Wissenschaftlern dabei helfen, Gerste und verwandte Arten wie Weizen widerstandsfähiger gegen diese Krankheit zu machen. Experten des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtungsforschung (MPIPZ) in Köln ist es nun gelungen, die Struktur eines solchen Immunrezeptor (MLA13) zu bestimmen. Die Ergebnisse der Kölner Studie zeigen, wie Immunrezeptoren gezielt verändert werden können.

Die Kenntnis dieser Proteinstrukturen ermöglicht es, die genetischen Baupläne der Rezeptoren durch Gen-Editierung so zu verändern, dass die Gerste gegen mehrere Mehltaustämme geschützt ist. Diese Gene stammen von einem gemeinsamen Vorfahren, zu dem auch die verwandten Gräser Weizen, Hafer und Roggen gehören. Diese Gene kommen in jeder dieser Getreidearten vor. Da diese Immunrezeptoren auch gegen andere weit verbreitete Pilzerreger wie Rostpilze und Reisbräune schützen können, haben geneditierte Resistenzgene das Potenzial, als Blaupause für breit wirksame Rezeptoren zu dienen. Damit könnten diese Grundnahrungsmittel widerstandfähiger gegen eine Vielzahl wirtschaftlich bedeutender Krankheiten werden.

Aus Sachsen-Anhalt stammt dabei wichtige Genforschung zum Roggen. Am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben wurde vor ein paar Jahren das gesamte Genom der Kulturpflanze entschlüsselt. Dadurch könnte der Roggen in Zukunft beispielsweise resistenter gegen Trockenheit gemacht, was mit Blick auf den Klimawandel eine große Herausforderung werden dürfte.

pm/cdi