Durch das Trimmen von Reisgenen werden die Erträge um bis zu 25% gesteigert und die Trockenheitstoleranz verbessert.

Ein Durchbruch in der Agrarwissenschaft wurde durch die genetische Modifizierung von Reis erreicht, was zu erhöhten Erträgen und verbesserter Widerstandsfähigkeit gegen Umweltstressoren führte. Forscher der Universität von Chicago haben gezeigt, dass das Trimmen bestimmter Abschnitte von Pflanzengen die Reisernte um bis zu 25% steigern kann, während gleichzeitig die Fähigkeit der Pflanze, Dürre und Hitze zu widerstehen, verbessert wird. Diese Ergebnisse wurden am 23. Juli in Nature Genetics veröffentlicht und markieren einen bedeutenden Fortschritt in der nachhaltigen Landwirtschaft.

Die Studie baut auf früheren Entdeckungen des Labors von Professor Chuan He auf, der sich seit langem darauf konzentriert, die Mechanismen hinter zellulärem Wachstum und -regulierung zu enträtseln. 2011 identifizierte He's Team, dass RNA eine entscheidende Rolle über seine traditionelle Funktion als Boten zwischen DNA und Proteinen hinaus spielt. Ihre anschließende Arbeit im Jahr 2021 führte eine Methode ein, bei der ein Tiergen, FTO, in Pflanzen eingeführt wurde, was zu einem verbesserten Wachstum und Dürrbeständigkeit führte. Dieser Ansatz weckte jedoch Bedenken bei den Verbrauchern bezüglich genetisch veränderter Organismen (GVO). Um diese Bedenken anzugehen, suchten He und seine Kollegen eine Lösung, die nur pflanzliche Gene verwendet.

Nach umfangreichen Untersuchungen identifizierten sie zwei pflanzenspezifische Gene, ALKBH9 und ALKBH10, die funktionelle Ähnlichkeiten mit dem Säugetier-FTO-Gen haben. Diese Gene enthalten intrinsisch gestörte Regionen, Segmente von Proteinen, die keine feste dreidimensionale Struktur haben, die die Aktivität der Pflanzenproteine innerhalb des Zellchromatins einschränken. Durch das Entfernen der intrinsisch gestörten Regionen vom C-Terminus von ALKBH9 und ALKBH10 beobachteten die Forscher, dass die Proteine innerhalb der Zelle mobiler wurden. Diese Mobilität ermöglichte ihnen eine freiere Interaktion mit dem Chromatin, wodurch die Genexpression im Zusammenhang mit Wachstum und Stressreaktion gefördert wurde.

Als Ergebnis zeigten die modifizierten Reispflanzen deutlich höhere Erträge und eine größere Widerstandsfähigkeit unter widrigen Umweltbedingungen. Die Auswirkungen dieser Forschung reichen über den Reisanbau hinaus. Das Verständnis der Rolle von intrinsisch ungeordneten Regionen in der Pflanzenbiologie eröffnet neue Wege für die Entwicklung von Kulturen, die in verschiedenen und herausfordernden Umgebungen gedeihen können.

Die Studie unterstreicht die Komplexität der genetischen Regulierung bei Pflanzen und unterstreicht die Bedeutung der Erforschung alternativer Methoden, um gewünschte Eigenschaften zu erreichen, ohne sich auf fremde Gene zu verlassen. Durch die Nutzung der natürlichen Variabilität in Pflanzengenomen können Wissenschaftler möglicherweise Kulturen entwickeln, die den wachsenden Anforderungen der globalen Nahrungsmittelproduktion gerecht werden und gleichzeitig die Umweltprobleme des Klimawandels angehen.

Das Endziel ist es, sicherzustellen, dass diese Fortschritte zur globalen Ernährungssicherheit beitragen, indem sie die Produktivität und Nachhaltigkeit von Nutzpflanzen angesichts des zunehmenden Umweltdrucks verbessern.