Agronomen kartieren die Evolution und genetische Vielfalt der Hirse, um den Ertrag zu steigern

Im Vergleich zu anderen Getreidearten hat Hirse (Panicum miliaceum L) einen wichtigen Vorteil: Sie ist resistent gegen ein trockeneres Klima. Hirse enthält alle essentiellen Aminosäuren, 10–15 % ihrer Zusammensetzung sind Proteine. Allerdings erbringt Hirse weniger als beispielsweise Weizen. Daher wird es seltener gepflanzt und schöpft nicht sein volles Potenzial aus.

Aus dem gleichen Grund ist diese Pflanze aus genetischer Sicht eine der am wenigsten untersuchten Nutzpflanzen. Unterdessen wird das Wissen über die genetische Vielfalt der Hirse dazu beitragen, sie effizienter anzubauen. Zu diesem Zweck haben RUDN-Agronomen eine vollständige genetische „Karte“ der Hirse erstellt.

„Hirse ist eine wichtige Getreideart. Allerdings ist sie auch die am wenigsten untersuchte Getreideart, einfach weil sie nicht viel angebaut wird. Die genomische Basis der Hirse ist im Vergleich zu den Hauptkulturen sehr begrenzt. Allerdings ist es wichtig, die genetischen Beziehungen zu verstehen.“ für die zukünftige Züchtung“, sagte Meisam Zargar, Doktor der Agrarwissenschaften und außerordentlicher Professor der RUDN-Abteilung für Agrarbiotechnologie.

Jetzt im Journal veröffentlicht AgronomieDie Studie wurde von 2020 bis 2022 in der Region Akmola im Norden Kasachstans durchgeführt. Agronomen entnahmen 100 Hirseproben aus Nord- und Südamerika, Ost-, Zentral- und Nordasien, Europa und Südwestasien und pflanzten sie in einer trockenen Steppe an. Um eine „Karte“ des Hirse-Genoms zu erstellen, verwendeten Agronomen sogenannte Mikrosatelliten. Dabei handelt es sich um kurze, mehrere Nukleotide lange DNA-Abschnitte, die in allen Kernzellen vorkommen. Sie werden als Markierungen verwendet, anhand derer die Verwandtschaft und Unterschiede der Arten verfolgt werden können.

Insgesamt testeten die Agrarwissenschaftler 20 Mikrosatellitenmarker, von denen neun für die Genomanalyse von Hirse geeignet waren. Mit ihrer Hilfe erstellten die Autoren einen phylogenetischen Baum – ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen Arten widerspiegelt. Es gab drei Hauptcluster darin. Zwei davon beziehen sich hauptsächlich auf zentralasiatische Genotypen.

Proben aus Zentral- und Nordasien erwiesen sich als die „hartnäckigsten“ – ihre Mikrosatelliten waren überall im Baum zu finden. Es stellte sich heraus, dass einige ihrer Mikrosatelliten mit den vorteilhaften Eigenschaften von Hirse für den Anbau in Verbindung gebracht wurden – höhere Erträge und höhere Geschäfte. Diese Daten können zur Züchtung ertragreicher Sorten genutzt werden.

„Die Proben aus Zentral- und Nordasien unterscheiden sich genetisch deutlich von anderen Gruppen. Die Mikrosatelliten SSR 85 und SR 86 werden mit wichtigen agronomischen Merkmalen in Verbindung gebracht – produktiver Bestockung und Getreideertrag. Dies wird bei der Hirsezüchtung nützlich sein, um ihren Ertrag zu steigern“, sagte Zargar .