Kampf gegen Sojabohnenrost: Forschungsteam entschlüsselt Erreger-Genom

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Kampf gegen Sojabohnenrost: Forschungsteam entschlüsselt Erreger-Genom

Internationales Konsortium von Pflanzenforschern mit Beteiligung der RWTH Aachen und der Uni Hohenheim erreicht wichtigen Meilenstein bei der Bekämpfung der verheerenden Sojabohnenkrankheit.

Der Asiatische Sojabohnenrost, den der Pilz Phakopsora pachyrhizi verursacht, ist für Sojabohnenproduzenten eine riesige Herausforderung. Unter klimatischen Bedingungen, die für den Erreger günstig sind, kann diese verheerende Krankheit zu Ertragsverlusten von bis zu 90 Prozent führen, wenn sie nicht bekämpft wird. Allein in Brasilien, wo jährlich ungefähr 192 Millionen Tonnen Sojabohnen produziert werden (Bruttoproduktionswert: 61,4 Milliarden US-Dollar), übersteigen die Pflanzenschutzkosten für die Landwirte bereits jetzt 2 Mrd. US-Dollar pro Saison. Einem weltweiten Konsortium mit Beteiligung der RWTH Aachen und der Universität Hohenheim in Stuttgart ist es nun gelungen, das komplexe Genom des Erregers vollkommen zu entschlüsseln. Die Mitglieder des Konsortiums hoffen, dass durch die Erkenntnisse neue Strategien entwickelt werden können, um den Schaderreger zu bekämpfen.

„Der Erreger ist sehr anpassungsfähig, aber die Anzahl praktischer Lösungen zur Bekämpfung der Krankheit ist begrenzt. Um Innovationen zu beschleunigen und neue Wirkmechanismen gegen P. pachyrhizi zu identifizieren, ist eine vollständige Kenntnis der genetischen Zusammensetzung des Erregers unerlässlich“, erläutert Prof. Dr. Ralf Vögele, Leiter des Fachgebiets Phytopathologie an der Universität Hohenheim. „Die Entschlüsselung wurde jedoch aufgrund der außergewöhnlichen Komplexität des Genoms bislang erheblich erschwert.“ „Bereits seit 2004 erforschen wir den Asiatischen Sojabohnenrost in Aachen und konzentrieren uns dabei auf anwendungsorientierte Ansätze“, berichten Prof. Dr. Ulrich Schaffrath und Prof. Dr. Uwe Conrath vom Institut für Pflanzenphysiologie (IPP) der RWTH Aachen. „Mit dem aktuellen Durchbruch der Sequenzierung des P. pachyrhizi-Genoms eröffnen sich ganz neue Perspektiven für die nachhaltige Sicherstellung der weltweiten Sojabohnenproduktion.“

Meilenstein bei der Bekämpfung des Asiatischen Sojabohnenrosts: Internationales Forschungsteam entschlüsselt Erreger-Genom | Bildquelle: Universität Hohenheim / Sacha Dauphin

Ein internationales Konsortium aus zwölf öffentlichen und privaten Einrichtungen hat diese Herausforderung gemeinsam angenommen. Beteiligt sind außer der RWTH Aachen und der Universität Hohenheim die 2Blades Foundation, Bayer CropScience, die brasilianische Gesellschaft für Agrarforschung (Embrapa), das französische Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), die Universität Lothringen, das Joint Genome Institute (JGI) des US-amerikanischen Energieministeriums (DOE), KeyGene, das Sainsbury Laboratory, Syngenta und die Federal University of Viçosa (Brasilien).

Der Durchbruch gelang dem hochkarätig zusammengesetzten Konsortium mit Hilfe neuster High-End-Sequenzierungstechnologien: Das Genom gleich dreier P. pachyrhizi-Isolate, darunter zwei aus Brasilien, konnte vollständig entschlüsselt werden.

„Das P. pachyrhizi-Genom umfasst über eine Milliarde Basenpaare und ist damit eines der größten Genome unter den Pilzen“, so Prof. Dr. Vögele. „Trotz der enormen Größe des Genoms ist die Anzahl der identifizierten Gene jedoch der anderer Rostpilze ähnlich. Eine genaue Untersuchung ergab, dass der Großteil des Genoms aus mobilen genetischen Elementen besteht, die es dem Erreger ermöglichen könnten, sich schnell an eine neue Umgebung oder andere Sojasorten anzupassen.“

Alle verfügbaren Daten sind öffentlich abrufbar unter https://mycocosm.jgi.doe.gov/Phapa1

Das Konsortium erhofft sich, dass die freigegebenen Daten von der wissenschaftlichen Gemeinschaft genutzt werden, um die Anpassungsfähigkeit, Evolution und genetische Vielfalt von P. pachyrhizi weiter zu erforschen. Dies wiederum könnte helfen, neue, auch umweltfreundliche Lösungen zur Bekämpfung des Sojabohnenrosts zu finden.

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