Junges chinesisches Wissenschaftlerteam entdeckt Gen für Resistenz gegen Weizenschorf

Das Team für Innovationen und Nutzung von Weizenkeimplasma vom chinesischen Staatlichen Schlüssellabor für Pflanzenbiologie an der Landwirtschaftlichen Universität Shandong hat 20 Jahren damit verbracht, die neue Weizensorte „Shannong 48“ zu züchten, die gegen Weizenschorf resistent ist, der auch als „Krebs für Weizen“ angesehen wird.

Im Jahr 2000 begann das Teammitglied Kong Lingrang mit der Suche nach einer Lösung des Weizenschorf-Problems, das die ganze Welt betrifft. Nach langjährigem Screening fand das Team heraus, dass das Ende des 7E-Chromosoms von Hohem Weizengras, ein Verwandter von Weizen, ein Schorf-Antigen enthält. Aber es gibt Tausende von Genen an den Enden der Chromosomen. Welches war das Krankheitsresistenzgen?

Wang Hongwei, ein Mitglied des Teams, sagte: „Da es damals keine praktikable Feinkartierungsmethode gab, war es schwierig, die fremden Gene von Weizen genau zu finden. Niemand auf der Welt hat es geschafft. Außerdem ist das Genom von Weizen sehr komplex und groß, 40-mal so groß wie Reis. Ohne die Referenz der Genomkarte des Weizengrases und des Langstacheligen Weizengras ist es schwierig, die Positionierungsrichtung zu finden. Daher ist der Versuch, das Zielgen genau zu finden, zweifellos wie die Suche nach einer Nadel in einem Heuhaufen." 

Es dauerte acht Jahre von der ersten Positionierung bis zur präzisen Positionierung. In dieser Zeit schlossen sich mehr junge Wissenschaftler dem Forschungsteam an, darunter auch Wang Hongwei. Auch mit einem Doktortitel in Pflanzenbauwissenschaften und einem Postdoktorat in Chemie war er am Anfang ein Laie im Bereich der Weizengenetik und -züchtung. In den ersten drei Berufsjahren arbeitete Wang jeden Tag durchschnittlich mehr als 16 Stunden im Feld und im Labor. Mit seiner harten Arbeit wurde er schnell zum Rückgrat des Teams.

Von 2015 bis 2018 analysierte das Team 25.000 Weizenpflanzen. Über 300.000 Genamplifikationsexperimente wurden durchgeführt. Die Teammitglieder verbrachten jeden Tag durchschnittlich mehr als 14 Stunden im Labor. Nach vorläufiger Positionierung, Feinkartierung, kartenbasiertem Klonen und der Analyse des Funktionsmechanismus der Krankheitsresistenzgene fanden die Teammitglieder schließlich das Schlüsselgen Fhb7 für die Resistenz gegen Schorf und übertrugen es erfolgreich auf kultivierte Weizensorten, wodurch sein Anwendungswert in der Züchtung von Weizenkrankheitsresistenz geklärt wurde.

Im Mai 2020 wurde diese Entdeckung als Titelartikel in der internationalen Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht und als einer der zehn besten wissenschaftlichen und technologischen Fortschritte in China ausgewählt.

„Shannong 48“, die erste neue Weizensorte, die das Schorfresistenzgen enthält, wurde offiziell zugelassen und ihr Anbau wird dieses Jahr gefördert. Das Forschungsteam mit einem Durchschnittsalter von 30 Jahren hat unterdessen begonnen, die Anwendung des biologischen Abbaus des Gens für die Resistenz gegen Schorf zu erforschen und zu untersuchen, ob Weizen zu gleicher Zeit verschiedenen Krankheiten und Schädlingen wie Schorf, Blattrost und Stängelrost widerstehen kann.