Chinesische Wissenschaftler entschlüsseln genetischen Code für höhere Maiserträge
Chinesische Agrarwissenschaftler haben eine Genregion identifiziert und kloniert, die den Maisertrag stabil um 10–16 % steigert. Diese Entdeckung eröffnet neue Wege zur Steigerung der Ernteproduktivität.
Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Professor Tian Feng an der Chinesischen Universität für Agrarwissenschaften hat erfolgreich das weltweit erste Quantitative Trait Locus (QTL) identifiziert und geklont, das mit dem Ernteindex von Mais, einem Schlüsselfaktor für die Getreideproduktion, assoziiert ist. Die Studie, die in der Fachzeitschrift Cell veröffentlicht wurde, enthüllt auch die evolutionären Muster des Mais-Ernteindex.
Die Forschung identifizierte ein kritisches molekulares Modul, HI1-BRR1, das die Verteilung von Kohlenstoff und Stickstoff innerhalb der Pflanze steuert. Feldversuche an mehreren Standorten in China, darunter Liaoning, Hainan und Peking, zeigten eine stabile Ertragssteigerung von 10 % bis 16 %, wenn dieser Mechanismus optimiert wurde.
Der Ernteindex misst die Effizienz, mit der eine Pflanze ihre Biomasse in Kornertrag umwandelt. Das Team beobachtete eine signifikante Zunahme dieses Index während der Domestizierung von Mais, von seinem wilden Vorfahren bis zu modernen Sorten. Das identifizierte HI1-Element, eine nicht-kodierende Sequenz, fungiert als entfernter Enhancer, der die Expression des BRR1-Gens reguliert. Die Erhöhung der BRR1-Expression verbesserte gleichzeitig den Ernteindex, die Biomasse und den Kornertrag, ohne den Proteingehalt oder die Stängelstärke negativ zu beeinflussen.
Diese Forschung deutet darauf hin, dass die Domestizierung von Mais nicht nur seine physische Struktur, sondern auch seine physiologische Ressourcenverteilung verändert hat. Diese "physiologische Domestizierung" spielt eine entscheidende Rolle für hohe Erträge. Darüber hinaus zeigte die erhöhte BRR1-Expression Potenzial zur Verbesserung der Stickstoffmangeltoleranz von Mais, was auf breitere Anwendungsmöglichkeiten unter herausfordernden landwirtschaftlichen Bedingungen hindeutet.
Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Manipulation des HI1-BRR1-Signalwegs zu einer robusteren und produktiveren Maisanbau weltweit führen könnte. Die Fähigkeit, Erträge durch genetisches Verständnis konsistent um 10–16 % zu steigern, hat erhebliche Auswirkungen auf die Ernährungssicherheit und die landwirtschaftliche Effizienz.