Wie Reiskörner dicker werden

Shanghai (China) - Getreidepflanzen entstanden durch Züchtung aus Wildformen von Gräsern. Ein Hauptziel dabei waren Pflanzen mit möglichst vielen und großen Samenkörnern. Chinesische Forscher haben jetzt ein Gen der Reispflanze entdeckt, das bei diesem Züchtungsprozess eine wichtige Rolle gespielt hat: Das Gen GIF1 bestimmt, wie groß die Reiskörner werden. Es ist beim Kulturreis aktiver als bei der Wildform. Wurde die Aktivität des Gens im Experiment durch gentechnische Methoden verstärkt, verbesserte sich erneut die Produktivität der Reispflanze. Weitere Experimente sollen zu einem Hybridreis führen, der noch höhere Erträge liefert, schreiben die Wissenschaftler im Fachjournal "Nature Genetics".

"Das GIF1-Gen kontrolliert die Aktivität des Enzyms Invertase, das den Zucker Saccharose spaltet, so dass daraus Stärke entstehen kann", sagt Zuhua He von der Chinese Academy of Sciences in Shanghai. Er und seine Kollegen untersuchten zunächst eine Wildreismutante, deren Samenkörner nur ein Viertel so groß wurden wie die der Ausgangsform. Ursache dafür war ein verändertes GIF1-Gen. Die Veränderung bewirkte, dass die Aktivität der Invertase auf nur 17 Prozent des ursprünglichen Wertes absank. Ein Vergleich der GIF1-Gene von Wild- und Kulturreis ergab, dass es im Verlauf der Züchtung offenbar zur Selektion von Pflanzen mit Mutationen in einem speziellen Bereich des GIF1-Gens gekommen war. Über die dadurch verstärkte Invertaseaktivität wurde dann mehr Stärke gebildet und in den Körnern gespeichert.

"Indem die Menschen mehrere tausend Jahre lang immer nur Reisvarianten mit den größten Körnern zur Vermehrung auswählten, haben sie - ohne es zu wissen - Pflanzen mit Veränderungen im GIF1-Gen selektiert", erklärt Hong Ma von der Pennsylvania State University, ein Mitglied des Forschungsteams. Schließlich erzeugten die Forscher Reispflanzen, die genetisch so verändert waren, dass das GIF1-Gen übermäßig aktiv war. Diese Pflanzen produzierten größere und schwerere Reiskörner als die Ausgangsformen. Um noch produktivere Reissorten züchten zu können, suchen die Wissenschaftler jetzt nach weiteren Genen, die den Stärkegehalt der Reiskörner beeinflussen.