Zusammenfassung:
Ein Forschungsteam an der University of Missouri in den Vereinigten Staaten gab kürzlich bekannt, dass es erfolgreich Reispflanzen entwickelt hat, die der Bakterienwelke (Reisbakterienfäule) widerstehen können. Die Krankheit bedroht seit langem eine der wichtigsten Nahrungspflanzen der Welt und ist in Teilen Asiens und Afrikas besonders schwerwiegend, was häufig zu weitreichenden Ertragsverlusten und erheblichen Auswirkungen auf den Lebensunterhalt und die Ernährungssicherheit der Landwirte führt.
Diese Forschung wurde von Bing Yang, angesehener Professor am College of Agriculture, Food and Natural Resources der University of Missouri, geleitet. Die Forscher gehen davon aus, dass die Ergebnisse nicht nur Reis bei der Bewältigung verheerender Krankheiten helfen, sondern auch neue Wege für den Anbau robuster Nutzpflanzen eröffnen, die anderen landwirtschaftlichen Herausforderungen standhalten können.
Berichten zufolge kann die Bakterienfäule das Reiswachstum ernsthaft schädigen, Erträge und Qualität verringern und eine langfristige Bedrohung für Landwirte darstellen, die auf den Reisanbau angewiesen sind, um ihr Einkommen zu sichern. Das Forschungsteam arbeitet seit vielen Jahren an der Analyse der genetischen Wechselwirkungen zwischen Krankheitserregern und Reis, in der Hoffnung, Wege zu finden, die natürlichen Abwehrfähigkeiten von Reis zu verbessern.
Das Herzstück dieses Durchbruchs ist ein Gen-Editing-Tool namens OpenCRISPR-1. Das mithilfe künstlicher Intelligenz entwickelte Tool kann präzise Veränderungen an der DNA eines Organismus vornehmen, beispielsweise die Veränderung von Genen, die Pflanzen anfälliger für Krankheiten machen. OpenCRISPR-1 wurde ursprünglich von Profluent, einem kalifornischen Biotechnologieunternehmen, entwickelt und bisher hauptsächlich in tierischen Zellen verifiziert. Das Team der University of Missouri hat es zum ersten Mal erfolgreich auf die Genbearbeitung von Reis angewendet.
Forscher nutzen dieses Tool, um Reisgene gezielt zu verändern, um die Pflanzen resistenter gegen Bakterienfäule zu machen. Relevante Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „aBIOTECH“ mit einem Artikel mit dem Titel „AI-designed OpenCRISPR-1 ermöglicht effiziente gezielte Mutagenese und Prime-Editing in Reis“ veröffentlicht.
Das Forschungsteam wies darauf hin, dass im Vergleich zu einigen proprietären Genbearbeitungstechnologien, für deren Anwendung eine kommerzielle Lizenz erforderlich ist, eines der größten Merkmale von OpenCRISPR-1 darin besteht, dass es Open Source ist. Forschungseinrichtungen und Unternehmen können es für die Forschung und kommerzielle Entwicklung des Pflanzengenoms nutzen, ohne kommerzielle Lizenzgebühren zu zahlen. Es wird erwartet, dass dieses offene Modell die Schwelle für Innovationen senkt und es mehr wissenschaftlichen Forschern und Agrarunternehmen ermöglicht, neue Lösungen zur genetischen Verbesserung zu erforschen und Nutzpflanzensorten mit besseren agronomischen Merkmalen anzubauen.
Experten gehen davon aus, dass dieser Erfolg den Landwirten nicht nur dabei helfen wird, krankheitsbedingte Verluste zu reduzieren, sondern auch die Entstehung neuer, krankheits- und stressresistenter Nutzpflanzen fördern könnte. Da diese Technologie für Wissenschaft und Industrie offen ist, wird erwartet, dass sie die Umsetzung von Laborforschungsergebnissen in die tatsächliche landwirtschaftliche Produktion beschleunigt.
Die Forscher betonten jedoch auch, dass es noch einige Zeit dauern wird, bis Landwirte diesen krankheitsresistenten Reis in großem Maßstab anbauen können. Bei den Materialien, die bisher Ergebnisse erzielt haben, handelt es sich hauptsächlich um Laborforschungslinien. Der nächste Schritt besteht darin, relevante Merkmale in kommerziell angebaute Reissorten einzuführen und gleichzeitig weitere Feldversuche, behördliche Genehmigungen und Industrialisierungskooperationen durchzuführen.
Dennoch bleibt das Forschungsteam hinsichtlich der Zukunftsaussichten optimistisch. Sie glauben, dass die gleiche Methode in Zukunft neben Reis auch auf andere wichtige Nutzpflanzen wie Mais und Sojabohnen ausgeweitet werden kann, um immer schwerwiegendere landwirtschaftliche Herausforderungen wie Krankheiten, Dürre und hohe Temperaturen zu bewältigen. Forscher sagen, dass Landwirte durch die Entwicklung neuer Nutzpflanzen, die mehreren Umweltbelastungen standhalten können, in der Lage sein werden, Erträge besser zu sichern, die Widerstandsfähigkeit landwirtschaftlicher Systeme zu erhöhen und sich auf ein sich änderndes Klimaumfeld vorzubereiten.
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