Jahrzehntelang war die Hafersorte «Hative des Alpes» verschollen. Nun finden seine Erbgutinformationen Eingang in den ersten Gen-Atlas über Hafer – und tragen dazu bei, dereinst neue Hafersorten zu züchten.
Hafer erlebt derzeit eine Renaissance und wird auf dem Teller (oder in der Müslischale) immer wichtiger. Kein Wunder: Hafer ist eine gute pflanzliche Proteinquelle. Er enthält viele Ballaststoffe, die den Blutzucker stabilisieren und den Cholesterinspiegel senken sowie lebenswichtige Nährstoffe wie verschiedene B-Vitamine. Haferdrink ist ein zunehmend beliebter Ersatz für Kuhmilch – sogar in Baristaqualität zum Aufschäumen.
Um die vielen Vorzüge von Hafer besser einschätzen und nutzen zu können, hat jetzt eine internationale Forschungsgruppe die Erbgutinformationen und alle Gene von 30 verschiedenen Hafersorten in einer einzigen Datenbank zusammengefasst. Die entsprechende Studie ist in der Fachzeitschrift Nature erschienen.
Die Forschung nennt einen solchen Gen-Atlas «Pangenom». Die Projektleitung beim Erstellen des Hafer-Gen-Atlasses hatte das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben, Deutschland. Diese Institution hat bereits von der Gerste ein Pangenom aufgebaut.
Genom einer alten Hafersorte eingeflossen
Am Hafer-Pangenom beteiligt sind auch Bruno Studer, Professor für Molekulare Pflanzenzüchtung der ETH Zürich, und seine Gruppe. Sie haben das Genom der Sorte «Hative des Alpes» Baustein für Baustein analysiert und in den Atlas eingespeist.
«Hative des Alpes» ist eine vergessene Sorte aus den Schweizer Alpen, die zwischen 1910 und 1930 hierzulande weit verbreitet angebaut wurde. 1925 wurde Saatgut an das Vavilov-Institut in St. Petersburg zur Aufbewahrung übergeben. Zwar bauten Schweizer Bauern diesen Hafer noch bis Anfang des Zweiten Weltkrieg in den Voralpen an. Doch dann verschwand die Sorte vollständig und spurlos von den Äckern.
Bis 2012. Agroscope erhielt vom Vavilov-Institut Saatgut zurück. Das Kompetenzzentrum des Bundes für landwirtschaftliche Forschung prüfte die Keimfähigkeit und begann «Hative des Alpes» zu vermehren. Von dieser «Nachzucht» hat Studer Saatgut für weitere Untersuchungen erhalten.
Unter standardisierten Bedingungen zogen die Forschenden die Pflanzen an und isolierten aus ihnen die DNA- und RNA-Moleküle. Schliesslich entschlüsselten sie alle Gene und analysierten, welche davon in welchen Pflanzenteilen – Wurzeln, Blätter oder Blüten – aktiv waren.
Vergleichen und auswählen
Das Pangenom umfasst zum einen die Kern-Gene eines Organismus, also jene Gene, die unabhängig von der Sorte oder Herkunft bei allen untersuchten Pflanzen gleich sind. Zum anderen enthält ein solcher Gen-Atlas auch einen Satz von Genen, die spezifisch sind für nur eine oder wenige Sorten und Varietäten.
«Die spezifischen Gene können für die Züchtung interessant sein», erklärt Studer. So verfüge die Sorte «Hative des Alpes» über Gene, die den Pflanzen Resistenz gegen bestimmte Krankheiten verleihen oder sie besonders für den Anbau im Alpenraum geeignet machen. «Kennt man diese Gene und weiss, was sie bewirken, kann man sie gezielt in eine andere Sorte einkreuzen», erklärt der ETH-Professor. «Pangenome sind daher nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern auch für die Züchtung von neuen Sorten nützlich.»
Studer ist eigentlich spezialisiert auf Futtergräser, also Viehfutter. Warum arbeitet er plötzlich mit Hafer? «Auch Hafer ist ein Gras, allerdings eines, das für die menschliche Ernährung interessant ist. Das und die alte vergessene Sorte haben mich gereizt, an dem Projekt mitzuarbeiten. Man könnte auch sagen, der Hafer habe mich gestochen», erzählt er schmunzelnd.
Mit Hafer Landwirtschaft diversifizieren
Auch wenn Hafer immer wichtiger wird, spielt er in der heutigen Landwirtschaft noch eine untergeordnete Rolle. Denn er ist weniger ertragreich als Weizen. In den wichtigen Weizenanbaugebieten auf Hafer umzustellen, ist daher kaum eine Option. «Hafer könnte aber bei der Diversifikation von Landwirtschaftsbetrieben in den kühlen und eher regnerischen Voralpen künftig wieder eine grössere Rolle spielen», sagt Studer. Im Gegensatz zu Weizen gedeiht Hafer dort. Heute ist dort typisches Grasland, das überwiegend für Milch- und Fleischproduktion genutzt wird. Ausserdem ist Hafer gegen gewisse Pilze resistent, die dem Weizen schaden.
Studer sieht grosses Potenzial, das Pangenom-Konzept auch auf andere, züchterisch bislang weniger bearbeitete Pflanzenarten zu übertragen. «Gerade dort lassen sich mit solchen Methoden der modernen Pflanzenzüchtung in kurzer Zeit grosse Zuchtfortschritte erzielen und diese an einen wirtschaftlichen Anbau in der Schweiz heranführen. Das erhöht die Agrobiodiversität und bereichert unseren Menüplan.»
Peter Rüegg, ETH
