Weizen ist ein Grundnahrungsmittel, das 20 % der Kalorien- und Proteinzufuhr der Weltbevölkerung liefert. Obwohl Weizen für die Ernährung von Menschen und Nutztieren unerlässlich ist, werden diese Pflanzen ständig von pflanzenfressenden Insekten gejagt, die oft schwere Schäden verursachen und zu erheblichen Ertragsverlusten führen. Darüber hinaus hat der allmähliche Anstieg der globalen Temperaturen die Ausbreitung von Schädlingspopulationen in neue Regionen sowie deren Reproduktionsrate gefördert.
„Es ist von größter Bedeutung, natürliche pflanzliche Abwehrmechanismen und -eigenschaften, die wir in Kulturweizen zurückzüchten könnten, um ihn vor Insekten zu schützen, rigoros zu erforschen, anstatt schädliche Pestizide einzusetzen, die nicht einmal so gut wirken“, sagt Prof. Vered Tzin von den French Associates Institutes for Agriculture and Biotechnology of Drylands, einem der Jacob-Blaustein-Institute für Wüstenforschung an der Ben-Gurion-Universität des Negev. Sie hat den Sonnenfeldt-Goldman Career Development Chair for Desert Research inne und ist Mitglied der Goldman-Sonnenfeldt School of Sustainability and Climate Change.
Eine der ernsthaftesten Bedrohungen für Weizen sind Blattläuse, winzige Insekten, die die Nährstoffe des Weizens aussaugen und auch tödliche Pflanzenviren einführen. Weltweit gibt es etwa 5.000 verschiedene Arten von Blattläusen.
Wildweizen hat mindestens zwei Abwehrmechanismen gegen Schadinsekten, hat Prof. Tzin herausgefunden. Sie untersucht den wilden Emmerweizen, der seit langem im Fruchtbaren Halbmond gefunden wird und ein Vorläufer von Hartweizen (Nudeln) und Brotweizen ist.
Erstens hat Wildweizen eine Beschichtung aus „Haaren“, die Insekten daran hindern, einen Platz zu finden, an dem sie sich in den Halm eingraben können. Dies könnte möglicherweise in Kulturweizen zurückgezüchtet werden, um ihn zu schützen.
Zweitens produziert Weizen ein Gift – einen sekundären Pflanzenstoff namens Benzoxazinoid – das Insekten davon abhält, den Weizen zu essen.
Ph.D. Die Studentin Zhaniya Batyrshina aus dem Tzin-Labor ist die erste, die das Gen isoliert hat, das die Produktion dieses Giftes steuert.
„Jetzt, da wir wissen, welches Gen seine Produktion steuert, können wir verbesserten Kulturweizen mit den gleichen Selbstverteidigungsfähigkeiten erzeugen“, erklärt Prof. Tzin.
Die Ergebnisse von ihr und ihren Kollegen wurden kürzlich in veröffentlicht Zeitschrift für experimentelle Botanik und Grenzen in der Pflanzenwissenschaft.
„Weizen ist für so viele ein Grundnahrungsmittel, und wir müssen alles tun, um diese wichtige Ernte vor dem Verlust durch Insekten und Krankheiten zu schützen“, sagt Prof. Tzin.
Zhaniya S. Batyrshina et al., Der Transkriptionsfaktor TaMYB31 reguliert den Benzoxazinoid-Biosyntheseweg in Weizen, Zeitschrift für experimentelle Botanik (2022). DOI: 10.1093/jxb/erac204
Anuradha Singh et al, The Effectiveness of Physical and Chemical Defense Responses of Wild Emmer Wheat Against Aphids Depends on Leaf Position and Genotype, Grenzen in der Pflanzenwissenschaft (2021). DOI: 10.3389/fpls.2021.667820