Erster Schweizer Feldversuch mit Gerste, die mittels CRISPR/Cas9 verändert wurde
Zürich-Reckenholz, 15.02.2024 - Agroscope hat vom Bundesamt für Umwelt die Bewilligung für einen Feldversuch mit Sommergerste erhalten. Im Fokus steht ein Gersten-Gen, das mittels neuer Züchtungsverfahren ausgeschaltet wurde. Der Versuch soll zeigen, ob so der Ertrag gesteigert werden kann. Er startet im Frühling 2024 auf der Protected Site in Zürich-Reckenholz und dauert drei Jahre.
Das Gen CKX2 ist an der Regulation der Samenbildung beteiligt. Ein Ausschalten dieses Gens mit neuen Züchtungsverfahren (Genomeditierung mittels CRISPR/Cas9) bewirkt in Reis und Raps eine Ertragssteigerung (siehe unten «Vom Reis zur Gerste»).
Internationale Zusammenarbeit
Forschende der Freien Universität Berlin haben festgestellt, dass Gerste zwei leicht unterschiedliche Kopien dieses Gens besitzt. Gerstenlinien, denen sie in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) beide Kopien funktionsunfähig machten, bildeten im Gewächshaus mehr Körner pro Ähre. Agroscope untersucht nun zusammen mit der Freien Universität Berlin diese Gerstenpflanzen auf der Protected Site, um unter anderem folgende Fragen zu beantworten:
- Produzieren die Pflanzen auch unter Feldbedingungen mehr Körner pro Ähre und resultiert daraus ein höherer Ertrag?
- Müssen beide Gen-Kopien ausgeschaltet werden oder reicht eine?
- Verändert das Ausschalten einer oder beider Gen-Kopien noch weitere Eigenschaften im Feld als nur den Ertrag?
Kein fremdes Erbgut
Die Forschenden haben verschiedenen Gerstenpflanzen mit dem präzisen CRISPR/Cas9-Verfahren je eine oder beide Kopien des CKX2-Gens ausgeschaltet. Im Unterschied zu den bisher auf der Protected Site untersuchten Pflanzen enthalten diese so hergestellten Gerstenlinien kein fremdes Erbgut. Obwohl eine solche Veränderung auch durch zufällige, natürliche Mutation entstehen könnte, werden diese Gersten als gentechnisch veränderte Pflanzen (GVP) behandelt. Dies, weil das angewandte Verfahren neu ist und ins Pflanzengenom eingreift. Daher brauchte der Feldversuch eine Bewilligung des Bundesamts für Umwelt.
Versuche ab Frühling 2024
Der Feldversuch beginnt im Frühling 2024 auf der Protected Site bei Agroscope in Zürich-Reckenholz und dauert rund drei Jahre. Aus praktischen Gründen wird mit der alten Braugerstensorte «Golden Promise» geforscht, die in der Schweiz nicht angebaut wird. Diese Sorte lässt sich vergleichsweise einfach genetisch verändern und wird deshalb oft in der Forschung verwendet. Das gewonnene Wissen kann aber auch bei modernen Gerstensorten und mit guten Erfolgsaussichten auch bei weiteren Getreidearten wie Weizen oder Dinkel angewendet werden.
Diskussionen über Regulierung laufen
Die Regulierung von Pflanzen aus neuen Züchtungsverfahren wie CRISPR/Cas9 wird derzeit in verschiedenen Ländern diskutiert. Gemäss einem ersten Entscheid des EU-Parlaments letzte Woche sollen solche Pflanzen, die auch zufällig in der Natur entstehen könnten (ohne fremdes Erbgut), künftig weniger streng reguliert werden. Der Bundesrat wird voraussichtlich Mitte 2024 Vorschläge machen, wie er die Zulassungsregelung solcher GVP in der Schweiz in Zukunft vorsieht.
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Vom Reis zur Gerste
Die Ertragsbildung von Nutzpflanzen ist komplex und es sind viele verschiedene Gene daran beteiligt. Japanische Forschende haben jedoch bei Reis herausgefunden, dass die Mutation des CKX2-Gens einen unerwartet grossen Effekt auf den Ertrag hat. Die Ergebnisse waren so überzeugend, dass sie heute in der Reiszüchtung angewandt werden.
Forschungsergebnisse zeigen, dass Gene, die mit CKX2 aus Reis verwandt sind, beispielsweise auch bei Raps für die Ertragsbildung eine Rolle spielen. Es liegt daher nahe, diesen Effekt in weiteren Nutzpflanzen zu untersuchen. Im besten Fall kann am Ende dieser Versuche auf der Protected Site eine Empfehlung abgegeben werden, ob Züchter/innen eines oder beide CKX2-Gene ausschalten sollen, um den Ertrag zu steigern. Sicher aber werden wichtige Informationen zur Funktion der CKX2-Gene in Gerste geliefert – und somit weitere Puzzleteile für ein besseres Verständnis der Ertragsbildung.Adresse für Rückfragen
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