2.10.2017: Forschung international

Prähistorischer Mais betont Wert genetisch diverser Ressourcen

Un maïs préhistorique souligne la valeur des ressources génétiques diversifiées


Kelly Swarts et al.

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, ein komplexes Merkmal wie den Blütezeitpunkt von prähistorischem Mais zu bestimmen. Sie isolierten und analysierten dazu Mais-DNA aus 1900 Jahre alten archäologischen Proben und verglichen sie mit der DNA moderner Mais-Sorten. Die Studienergebnisse zeigen, dass Mais sich aufgrund seiner hohen genetischen Vielfalt an so ziemlich alles anpassen kann; allerdings waren 2000 Jahre Selektion nötig, damit die Nutzpflanze auch in nördlichen Klimazonen wachsen konnte. So viel Zeit wird für die Anpassung moderner Mais-Sorten an den Klimawandel nicht zur Verfügung stehen.


Des scientifiques ont réussi pour la première fois à identifier un trait complexe comme la période de floraison chez le maïs préhistorique. Ils ont pour cela isolé et analysé de l’ADN de maïs provenant d’échantillons archéologiques vieux de 1900 ans et l’ont comparé à l’ADN de variétés modernes de maïs. Les résultats montrent que le maïs possède, grâce à sa grande diversité génétique, une très bonne capacité à s’adapter à toutes sortes de situations. Toutefois, 2000 ans de sélection ont été nécessaires pour que cette plante puisse aussi être cultivée dans l’hémisphère nord. Les variétés de maïs modernes ne bénéficieront pas d’autant de temps pour s’adapter au changement climatique.




Durch den Vergleich der aus den archäologischen Proben isolierten Genome mit denen der modernen Pflanzen konnten Wissenschaftler den Blütezeitpunkt der alten Mais-Sorten abschätzen. Um zu testen, wie genau die Schätzungen waren, pflanzten sie Nachkommen der prähistorischen Sorten an und verglichen deren Blütezeitpunkt mit dem geschätzten Zeitpunkt. Es zeigte sich, dass der Blütezeitpunkt mit hoher Genauigkeit vorhersagbar war.
Sowohl der amerikanische Corn Belt als auch der in Europa angebaute Mais verdanken ihre Existenz der Fähigkeit der Mais-Pflanze, ursprünglich eine Tropenpflanze, früh genug zu blühen, um dem Winter zu entgehen. Bereits die indigenen Völker im Südwesten Amerikas vor 4000 Jahren hatten damit begonnen, Mais-Pflanzen gezielt so auszuwählen, dass sie an temperaturabhängige Anbauphasen angepasst waren. Diesen Kultivierungs-Prozess verfeinerten sie in den darauffolgenden 2000 Jahren.
Die genetische Vielfalt von Mais ist unglaublich gross, dennoch dauert es lange, bis sich ausreichend genetische Veränderungen angesammelt haben die zu einem früheren Blütezeitpunkt führen und somit eine kürzere Vegetationsperiode ermöglichen. Die genetische Architektur des Blütezeitpunkts ist so komplex, dass die dafür notwendigen Veränderungen hunderte von Genen betreffen, so die Forschenden.
Die gefundenen Proben zeigen, dass die ersten an gemässigte Klimazonen angepassten Mais-Pflanzen im Vergleich zu heutigem Mais klein und buschig waren. Aufgrund seiner hohen genetischen Vielfalt kann sich Mais an so ziemlich alles anpassen. Für die Anpassung des Mais an den aktuell stattfindenden Klimawandel werden wir allerdings nicht den Luxus von so viel Zeit haben, so die Forschenden.
Hier kommt die zielgerichtete Züchtung ins Spiel. Mit dieser Methode ist es möglich, in kurzer Zeit, beispielsweise durch Genom-Editierung, neue Mais-Sorten zu entwickeln und die Diversität traditioneller Sorten zu erhalten. Die Präzisionszüchtung bietet hier grossartige Möglichkeiten – so lange man ein umfassendes Verständnis davon hat, wo man ansetzen muss. Das gelingt, wenn Mais in all seiner Diversität erforscht werden kann.

Quelle: Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

Keywords:
Genetische Vielfalt, Mais, Züchtung, Genom-Editierung

Art der Publikation:
Fachpublikation

Literatur:
Swarts K, et al. (2017): Genomic estimation of complex traits reveals ancient maize adaptation to temperate North America. Science 357, Issue 6350, 512-515; Doi: 10.1126/science.aam9425

www.tuebingen.mpg.de/detail/praehistorischer-mais-betont-wert-genetisch-diverser-ressourcen/

Kontaktadresse:
Dr. Kelly Swarts
Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie
D-72076 Tübingen

kelly.swarts@tuebingen.mpg.de


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