Wenn ihnen das Wasser bis zum Hals steht, fühlen sich Reispflanzen noch recht wohl. Hauptsache die obersten Pflanzenteile halten den Luftkontakt. Doch in den Monsunregionen- wie in Bangladesh, Indien oder Thailand können jährliche Starkregen und Fluten den Wasserspiegel auf den Feldern meterhoch ansteigen lassen. Zu viel für die meisten Reissorten, denn vollständig überspültes Getreide ertrinkt. Nur der Tiefwasser-Reis hat sich perfekt an die Fluten angepasst. In solchen Krisenzeiten startet er ein rasantes Wachstumsprogramm, sagt Motoyuki Ashikari von der japanischen Nagoya Universität.
"Tiefwasser-Reis kann sich mehrere Meter bis zur Wasseroberfläche emporstrecken. Die hochwachsenden Halme sind innen hohl und dienen dem Gasaustausch. So gelangt die Reispflanze über die Wasseroberfläche hinaus und dort an Sauerstoff. Das funktioniert also wie ein Schnorchel beim Tauchen."
Bis zu 25 Zentimeter am Tag kann der "Reis-Schnorchel" in die Höhe wachsen. Ein atemberaubendes Tempo. Motoyuki Ashikari hat untersucht, wie sich der Tiefwasserreis im Laufe der Evolution an Überflutungen angepasst hat. Dazu fahndete er und sein Team im Erbgut verschiedener Reissorten nach den Genen, die das Turbowachstum bei Tiefwasserstress steuern. Pflanzenforscher verstehen bisher nur lückenhaft, wie diese Reaktion abläuft. Den Startschuss zum Wachsen gibt ein normalerweise flüchtiges Gas: das Pflanzenhormon Ethylen, erklärt der Ökophysiologe Rens Voesenek von der Universität Utrecht:
"Sobald die Pflanze vom Wasser komplett überspült wird, kann dieses Gas nicht mehr so leicht freigesetzt werden und ist wie gefangen in der Pflanze. Das Ethylen reichert sich daher an und signalisiert so der Pflanze: Du bist unter Wasser, tu etwas dagegen"
Bei ihrer Suche nach den dann in Aktion tretenden Genen waren die japanischen Reisforscher um Motoyuki Ashikari nun erfolgreich: In den Genomen verschiedener Tiefwasserreis-Sorten entdeckten sie Erbgutabschnitte, die das rasante Längenwachstum der Halme auslösen. Ashikari nennt sie "snorkel genes", also Schnorchel–Gene. Sie werden offenbar erst durch das angestaute Ethylen-Gas in der überfluteten Reispflanze aktiviert. In der Folge kurbeln sie dann rasch die Produktion von anderen Wuchsstoffen im Reishalm an. Motoyuki Ashikari:
"Wir haben auf den Chromosomen Nummer 1, 3 und 12 Schnorchel-Gene gefunden. Wenn wir sie gezielt in herkömmliche Reispflanzen einschleusten, reagierten diese bei Überflutungen genauso wie Tiefwasser-Reis es tut. Ich bin sicher, das wir so nun jede Reissorte zum Tiefwasser-Reis machen können"
Mithilfe der gefundenen Gene konnten die Forscher also auch flutempfindlichen Reissorten das rettende "Schnorcheln" beibringen. Für Reiszüchter und Bauern in den jährlich überschwemmten Regionen tun sich damit neue Perspektiven auf. Denn ihr traditionell angebauter Tiefwasserreis übersteht zwar die Flutperioden, liefert aber nur magere Erträge. Mit einer Tonne pro Hektar betragen sie nur knapp ein Fünftel der Ernte, die mit ertragreichen Sorten erzielt werden. Ein Problem, das die Forscher nun wohl beheben können, meint der Niederländer Rens Voesenek:
"Da wir die verantwortlichen Gene nun kennen, ist es möglich das Merkmal Längenwachstum bei Flut in ertragreiche Reissorten einzubringen. Das kann man mit natürlicher Züchtung erreichen, also durch Einkreuzen. Man braucht dazu keinerlei gentechnische Methoden."
Die japanischen Forscher haben bereits damit begonnen, ertragreiche und fluttolerante Reispflanzen zu züchten. Sie verdeutlichen in ihrer "Nature"-Studie, wie wertvoll es für die moderne Pflanzenzüchtung sein kann, im Erbgut besonders angepasster Wildformen nach exotischen Merkmalen zu fahnden.
"Tiefwasser-Reis kann sich mehrere Meter bis zur Wasseroberfläche emporstrecken. Die hochwachsenden Halme sind innen hohl und dienen dem Gasaustausch. So gelangt die Reispflanze über die Wasseroberfläche hinaus und dort an Sauerstoff. Das funktioniert also wie ein Schnorchel beim Tauchen."
Bis zu 25 Zentimeter am Tag kann der "Reis-Schnorchel" in die Höhe wachsen. Ein atemberaubendes Tempo. Motoyuki Ashikari hat untersucht, wie sich der Tiefwasserreis im Laufe der Evolution an Überflutungen angepasst hat. Dazu fahndete er und sein Team im Erbgut verschiedener Reissorten nach den Genen, die das Turbowachstum bei Tiefwasserstress steuern. Pflanzenforscher verstehen bisher nur lückenhaft, wie diese Reaktion abläuft. Den Startschuss zum Wachsen gibt ein normalerweise flüchtiges Gas: das Pflanzenhormon Ethylen, erklärt der Ökophysiologe Rens Voesenek von der Universität Utrecht:
"Sobald die Pflanze vom Wasser komplett überspült wird, kann dieses Gas nicht mehr so leicht freigesetzt werden und ist wie gefangen in der Pflanze. Das Ethylen reichert sich daher an und signalisiert so der Pflanze: Du bist unter Wasser, tu etwas dagegen"
Bei ihrer Suche nach den dann in Aktion tretenden Genen waren die japanischen Reisforscher um Motoyuki Ashikari nun erfolgreich: In den Genomen verschiedener Tiefwasserreis-Sorten entdeckten sie Erbgutabschnitte, die das rasante Längenwachstum der Halme auslösen. Ashikari nennt sie "snorkel genes", also Schnorchel–Gene. Sie werden offenbar erst durch das angestaute Ethylen-Gas in der überfluteten Reispflanze aktiviert. In der Folge kurbeln sie dann rasch die Produktion von anderen Wuchsstoffen im Reishalm an. Motoyuki Ashikari:
"Wir haben auf den Chromosomen Nummer 1, 3 und 12 Schnorchel-Gene gefunden. Wenn wir sie gezielt in herkömmliche Reispflanzen einschleusten, reagierten diese bei Überflutungen genauso wie Tiefwasser-Reis es tut. Ich bin sicher, das wir so nun jede Reissorte zum Tiefwasser-Reis machen können"
Mithilfe der gefundenen Gene konnten die Forscher also auch flutempfindlichen Reissorten das rettende "Schnorcheln" beibringen. Für Reiszüchter und Bauern in den jährlich überschwemmten Regionen tun sich damit neue Perspektiven auf. Denn ihr traditionell angebauter Tiefwasserreis übersteht zwar die Flutperioden, liefert aber nur magere Erträge. Mit einer Tonne pro Hektar betragen sie nur knapp ein Fünftel der Ernte, die mit ertragreichen Sorten erzielt werden. Ein Problem, das die Forscher nun wohl beheben können, meint der Niederländer Rens Voesenek:
"Da wir die verantwortlichen Gene nun kennen, ist es möglich das Merkmal Längenwachstum bei Flut in ertragreiche Reissorten einzubringen. Das kann man mit natürlicher Züchtung erreichen, also durch Einkreuzen. Man braucht dazu keinerlei gentechnische Methoden."
Die japanischen Forscher haben bereits damit begonnen, ertragreiche und fluttolerante Reispflanzen zu züchten. Sie verdeutlichen in ihrer "Nature"-Studie, wie wertvoll es für die moderne Pflanzenzüchtung sein kann, im Erbgut besonders angepasster Wildformen nach exotischen Merkmalen zu fahnden.