Etwa im Jahr 2019 wurden asiatische Xoo-Stämme nach Ostafrika eingeschleppt. Sie verursachten unter anderem in Madagaskar und Tansania schwere Schäden, da die lokalen afrikanischen Reissorten zwar gegen viele der afrikanischen Bakterienstämme resistent sind, aber keine Resistenzen gegen diese neu aufgetauchten asiatischen Stämme besitzen. Von Tansania breitete sich die Infektion in die Nachbarländer aus. Die genetischen Spuren der Xoo-Varianten konnte ein Team vom Französischen Forschungsinstitut für Nachhaltige Entwicklung (IRD) um Dr. Boris Szurek bis nach Asien verfolgen und ihre Ausbreitungswege in Afrika detailliert beschreiben.
Das Team des von Prof. Dr. Wolf B. Frommer vom Institut für Molekulare Physiologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) geleiteten internationalen Forschungsprojekts „Healthy Crops“ hat sich auf den Kampf gegen Xoo und die Weißblättrigkeit spezialisiert. Die Forschenden haben einen Weg gefunden, das Bakterium von seiner Nährstoffversorgung abzuschneiden: Xoo aktiviert in der Reispflanze bestimmte Zuckertransporter, die sogenannten SWEET-Gene, um sich so mit Zucker zu versorgen. Mithilfe der Genomeditierung verändern die Forschenden gezielt die Stellen im Erbgut des Reises. Sie verhindern so, dass das Bakterium diese Gene einschaltet: die Pflanze wird resistent.
Dieser Ansatz ist schnell und präzise, setzt aber voraus, dass genomeditierte Pflanzen im jeweiligen Land zugelassen werden können. Da dies in den ostafrikanischen Ländern nicht der Fall ist, wählte das Team in der nun veröffentlichten Studie bewusst einen anderen Weg. Auf Basis von in Afrika verbreiteten Reissorten entwickelten die Forschenden neue Linien, die ohne Genomeditierung gegen die sich in Ostafrika ausbreitenden Xoo-Stämme resistent sind.
Prof. Frommer: „Damit unsere Linien trotzdem schnell zu den Landwirten kommen, haben wir mithilfe der sogenannten markergestützten Rückkreuzungszüchtung (MAB) Resistenzgene in drei in Afrika verbreitete Elitereissorten eingebracht.“
Bei der MAB werden die allgemeinen Eigenschaften der ursprünglichen Sorten erhalten und um die Resistenzgene erweitert. Diese moderne Züchtungsmethode nutzt genetische Marker, um gezielt gewünschte Eigenschaften in Pflanzen schneller und präziser als in klassischer Züchtung zu etablieren. So verkürzen sich die typischen Entwicklungszeiten drastisch.
Mit dieser Methode gelang es in den Laboren der HHU, auf Basis der afrikanischen Elitereissorten KombokaP, FARO-44 und NERICA-4 neue Reislinien mit einer Resistenz gegen die in Tansania und Madagaskar identifizierten Xoo-Stämme zu entwickeln. Die Ergebnisse stellt das Forschungsteam von der HHU zusammen mit ihren Kollegen vom IRD nun in der Fachzeitschrift Rice vor.
Dr. Yugander Arra, Erstautor der Studie und ehemaliger Alexander von Humboldt-Stipendiat an der HHU: „Wir haben mehrere Resistenzgene gleichzeitig in die Reissorten eingeführt, um Resistenzen gegen ein möglichst breites Spektrum von Xoo-Varianten zu ermöglichen. So schützen wir die von uns entwickelten Reislinien nicht nur gegen die beiden in Tansania und in Madagaskar Bakterienstämme, sondern auch gegen ausgewählte andere asiatische und westafrikanische Stämme.“
„Mit unserer Studie können wir Reiszüchtern in Ostafrika eine robuste Resistenz gegen die Weißblättrigkeit in drei lokalen Reissorten für Feldversuche zu Verfügung stellen. Diese Linien eignen sich auch, um in andere lokale Sorten eingekreuzt zu werden. Auf dieser Basis kann auch die Registrierung als neue Sorte und schließlich ihr breiter Einsatz bei den Landwirten ermöglicht werden“, so Dr. Eliza Loo, Mitautorin der Studie und Leiterin des „Healthy Crops“-Teams an der HHU.
Dr. Boris Szurek vom IRD: „Dank der kontinuierlichen Überwachung durch das IRD in den verschiedenen Zielländern konnten wir eine bedeutende Sammlung von Stämmen aufbauen, die vom Beginn des Ausbruchs bis heute gesammelt wurden. Dadurch konnten wir ein Spektrum von Erregerstämmen zusammenstellen, das die genetische und geografische Vielfalt der eindringenden Xoo-Population gut widerspiegelt. Dies ist sehr nützlich, um das Resistenzspektrum und damit der Eignung neuer resistenter Sorten zu bewerten, wie es in unserer Studie der Fall ist.“
Prof. Frommer: „Die von uns nun genutzte MAB-Methode ist sehr aufwändig. Heute steht im Gegensatz dazu mit der Genomeditierung eine moderne Methode zur Verfügung, um in sehr kurzer Zeit auf regionale Bedarfe reagieren zu können. Es ist zu hoffen, dass sich die Afrikanische Union in Zukunft auf gemeinsame Standards verständigt, um die Nutzung der Genomeditierung in Afrika zu harmonisieren.“
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Originalpublikation:
Arra, Y., Loo, E.P.I., Blasco, C. et al. Rapid development of durable bacterial blight resistance in African rice through marker-assisted pyramiding of four resistance genes. Rice (2026). doi.org/10.1186/s12284-026-00960-2
