Die Doppelhaploiden-Methode ist deutlich schneller als die klassische Züchtung: Wir erklären, wie sie funktioniert.
Doppelhaploiden-Methode
Doppelt stabil und
genetisch reinerbig
Unsere Doppelhaploiden-Methode bringt uns einen enormen züchterischen Vorteil und sorgt für eine Fixierung von nützlichen Pflanzeneigenschaften. Was hinter dem Verfahren steckt und wie wir es bei KWS anwenden.
Der Anfang war, wie so oft in der Wissenschaft, ein reiner Zufall: In Indien hatte eine Wissenschaftlerin Mitte des 20. Jahrhunderts Tabakpollen mikroskopisch auf Zellteilung untersucht. Anschließend vergaß sie, so zumindest die Anekdote, die Objektträger zu entsorgen. Nach ihrer Rückkehr in das Labor sah sie, dass sich auf den Trägern etwas entwickelt hatte. So ließ sich nach mehreren Versuchen feststellen, dass sich unreife haploide Pollenkörner, die in eine Zuckerlösung gegeben werden, teilen – der Beginn der Doppelhaploiden-Technik (DH).
INFO
Was bedeutet „doppelhaploid“?
Bei der Fortpflanzung vererben beide Elternteile je einen haploiden (einfachen) Chromosomensatz. Chromosomen bestehen aus DNA-Strängen und enthalten die Erbinformationen, wie etwa eine Pilzresistenz. Ein haploider Chromosomensatz besteht beim Raps aus 19 Chromosomen, bei der Befruchtung entsteht daraus ein diploider (doppelter) Satz mit 38 Chromosomen, die Erbinformationen werden neu gemischt.
Bei der Doppelhaploiden-Methode wird der vorhandene einfache Chromosomensatz verdoppelt. Aus diesen Zellen entstehen doppelhaploide, reinerbige Pflanzen mit zwei identischen Chromosomensätzen. Hier bleiben die Erbinformationen und damit die erwünschten Eigenschaften erhalten.
Was bedeutet das für uns in der Pflanzenzüchtung? Wir wollen im besten Fall nützliche Eigenschaften einer Pflanze wie hohen Ertrag oder eine besonders gute Krankheitsresistenz in der nächsten Generation erhalten. Bei einer normalen Kreuzung sind die Nachkommen jedoch mischerbig, denn sie erhalten jeweils einen Chromosomensatz von der Mutter und einen vom Vater – die gewünschten Eigenschaften gehen also verloren.
Um eine genetische Eigenschaft zu fixieren, müssen wir homozygote, also reinerbige, Pflanzen erzeugen: bei diesen sind die Chromosomensätze miteinander identisch, die Eigenschaft ist so gesichert. Dies lässt sich auf traditionellem Wege bewirken, indem selbstbefruchtende Pflanzen immer wieder mit sich selbst vermehrt werden. Die Nachkommen sind dann nach mehreren Generationen reinerbig – was jedoch einen enormen Zeitaufwand bedeutet.
INFO
Standorte der Doppelhaploiden-Produktion
Beginn in den Achtzigerjahren
Deutlich schneller geht es mit der Doppelhaploiden-Methode im Labor. „Bei KWS haben wir mit den ersten Protokollen für Raps und Gerste Ende der Achtzigerjahre angefangen, die Produktionsprogramme haben wir dann in den Neunzigerjahren gestartet“, erinnert sich Clemens Springmann, Leiter des Forschungsbereichs Cell Biology in Einbeck. Seit 1995 arbeitet er an den Doppelhaploiden, mittlerweile nicht nur für Raps und Gerste, sondern auch für die Zuckerrübe, Kartoffeln sowie mit Gurke und Paprika für unsere neue Gemüsesparte. „Die Methode bringt uns enorme Vorteile, weil wir deutlich schneller Sorten entwickeln können“, erklärt er. Dabei arbeiten zwei Bereiche Hand in Hand: Clemens und sein Team entwickeln die Protokolle für verschiedene Kulturarten, legen fest, wie die Technik genau anzuwenden ist. In den Teams für die Routine-DH-Produktionen werden die entwickelten Methoden implementiert. Hierbei handelt es sich um die Bereiche von Henriett Elek in Einbeck sowie David Downey in Wageningen. |
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