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Kolbenfäule: Universität Hohenheim forscht an pilzresistentem Mais [19.09.12]
Züchtungsforscher durchforsten Mais-DNA nach resistenten Genen / Ziel sind neue Sorten, bei denen die Krankheit keinen großen Schaden anrichten kann
Giftiger Mais: Die Pilzkrankheit Fusarium-Kolbenfäule befällt Jahr für Jahr Teile der mitteleuropäischen Maisernte. Geeignete Gegenmaßnahmen gibt es bisher nicht. Deshalb untersuchen Forscher von der Universität Hohenheim, mit welchen züchterischen Tricks Mais resistent gegen die heimtückische Kolbenfäule gemacht werden kann. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Projekt mit etwa 319.000 Euro. Damit gehört es zu den Schwergewichten der Forschung an der Universität Hohenheim.
Unterschiedlich stark von der Kolbenfäule befallener Mais. Foto: Universität Hohenheim
Sie ist weitverbreitet, hinterhältig und gefährlich: Die Kolbenfäule befällt immer größere Teile der mitteleuropäischen Maisernte. Dahinter steckt der rosarote Schimmelpilz Fusarium graminearum, der gleich mehrere Gifte bildet.
Das harmloseste führt zu Übelkeit und Erbrechen und schwächt das Immunsystem. Andere bewirken Fruchtbarkeitsprobleme bis hin zu Fehlgeburten. Gefährdet sind in Deutschland weniger Menschen, sondern Schweine, da sie besonders empfindlich sind und Mais in Deutschland meist verfüttert wird.
Katastrophale Folge für Maisbauern und Schweinzüchter
„Für Maisbauern ist die Kolbenfäule eine Katastrophe“, sagt Prof. Dr. Albrecht E. Melchinger, Leiter des Fachgebiets Angewandte Genetik und Pflanzenzüchtung an der Universität Hohenheim. „Denn die Europäische Kommission hat Grenzwerte für Pilzgifte festgelegt. Wenn die Ernte den kritischen Wert überschreitet, darf sie nicht als Lebensmittel auf den Markt kommen.“
Für Futtermittel gibt es Orientierungswerte, doch die Vorgaben der EU nützen in der Praxis oft wenig: „Oft wird Mais schon lange bevor er reif ist, geerntet, siliert und an Schweine verfüttert. Da sind die Maiskolben oft schon von dem Giftpilz befallen. Wenn nach dem Anschneiden des Silos nicht sorgfältig gearbeitet wird und dauernd Luft zutritt, produziert der Pilz noch sehr viel mehr dieser gefährlichen Stoffe“, gibt apl. Prof. Dr. Thomas Miedaner von der Landessaatzuchtanstalt an der Universität Hohenheim zu bedenken.
Feldversuche als Spickzettel
Einmal ausgebrochen, lassen sich die Pilzgifte der Kolbenfäule kaum bekämpfen: „Das sind sehr stabile chemische Verbindungen“, erklärt Prof. Dr. Melchinger. Der Züchtungsforscher schlägt zur Bekämpfung deshalb einen ganz anderen Weg ein: „Wir brauchen Maissorten, die resistent sind gegen die Kolbenfäule. Das ist die wirksamste und gleichzeitig auch kostengünstigste Gegenmaßnahme.“
Auf der Suche nach dem perfekten Elternpaar für den neuen pilzresistenten Mais kreuzt apl. Prof. Dr. Miedaner verschiedene Maissorten: „Genetisch gesehen sind Kinder ein Mosaik aus der DNA der beiden Eltern“, sagt er. Um zu sehen, ob sie resistent gegen die Kolbenfäule sind, infiziert der Forscher die Nachkommen und schaut dann, ob und wie stark die Krankheit bei ihnen ausbricht.
An der Kolbenfäule erkrankter Mais auf dem Feld. Foto: Universität Hohenheim
Orientierung im Gen-Dickicht
Der kranke oder gesunde Mais auf dem Versuchsfeld ist eine Art Spickzettel, mit dem nach Genen gesucht wird, die den Mais widerstandsfähiger gegen die Krankheit machen. „Das Aussehen einer Pflanze erlaubt unter diesen Bedingungen Rückschlüsse auf ihre Resistenzgene“, erklärt apl. Prof. Dr. Miedaner. Auf deren Suche durchforstet er zusammen mit Prof. Dr. Melchinger die Mais-DNA mit einem neuen statistischen Verfahren. Als Orientierungshilfe dienen ihnen dabei sogenannte Marker.
Marker sind auffällige Stellen in der DNA. Prof. Dr. Melchinger vergleicht sie mit Kirchtürmen: „Wenn ein durstiger Wanderer auf der Suche nach einem Biergarten ist, hält er nach Kirchtürmen Ausschau“, sagt der Züchtungsforscher. „Er nimmt also an, dass das Wirtshaus in der Nähe der Kirche ist – und wird meistens fündig.“ Gut 50.000 Marker sind heute beim Mais bekannt. „Da entgeht uns kaum noch etwas“, freut sich der Wissenschaftler.
Gut möglich also, dass die Kolbenfäule bald weniger gefürchtet wird. Gegenüber resistentem Mais wird sie nur noch wenig Schaden anrichten können und vor allem werden die Futtermittel dadurch gesünder. Da ähnliche Pilze auch in Südeuropa und Afrika noch viel größere Schäden anrichten und dort – im Gegensatz zu uns – der Mais ein wesentlicher Bestandteil der menschlichen Nahrung ist, hat das Projekt auch Pilotcharakter für andere Regionen.
Hintergrund: Forschungsprojekt
Das Forschungsprojekt „Fusarien-Resistenz in Mais: Genetische Analyse mittels komplementärer Kartierungsansätze und züchterische Verbesserung durch genomische Selektion“ ist auf drei Jahre angelegt. Beteiligt sind daran auch Dr. Wolfgang Schipprack von der Versuchstation Agrarwissenschaften in Eckartsweier und die KWS SAAT AG. Es wird mit rund 319.000 Euro von der DFG gefördert.
Hintergrund: Schwergewichte der Forschung
Rund 28 Millionen Euro an Drittmitteln akquirierten Wissenschaftler der Universität Hohenheim im vergangenen Jahr für Forschung und Lehre. In loser Folge präsentiert die Reihe „Schwergewichte der Forschung“ herausragende Forschungsprojekte mit einem Drittmittelvolumen von mindestens 250.000 Euro bei den Experimental- bzw. 125.000 Euro bei den Buchwissenschaften.
Text: Weik / Klebs
Kontakt für Medien:
Prof. Dr. Albrecht E. Melchinger, Universität Hohenheim, Fachgebiet Angewandte Genetik und Pflanzenzüchtung
Tel.: 0711/459 22334, E-Mail: melchinger@uni-hohenheim.de
Apl. Prof. Dr. Thomas Miedaner, Universität Hohenheim, Landessaatzuchtanstalt Tel.: 0711/459 22690, E-Mail: miedaner@uni-hohenheim.de
