Bericht über den Workshop der AG Arznei- und Gewürzpflanzen (AG 17) der Gesellschaft für Pflanzenzüchtung (GPZ) am 21. September 2011, Berlin “Molekulargenetische Züchtungsmethoden für Arznei- und Gewürzpflanzen”

– ca. 55 Teilnehmer –

Organisation und Leitung:
Dr. F. Marthe, Inst. f. Züchtungsforschung an gartenbaulichen Kulturen und Obst – Quedlinburg des Julius Kühn-Institutes, Leiter der GPZ AG 17

Der Workshop „Molekulargenetische Züchtungsmethoden für Arznei- und Gewürzpflanzen“ wurde von der GPZ AG17 veranstaltet und war Bestandteil der 6. Fachtagung Arznei- und Gewürzpflanzen, ausgerichtet vom Deutschen Fachausschuss für Arznei-, Gewürz- und Aromapflanzen und der Humboldt-Universität zu Berlin, Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät. Veranstaltungsort war das Hauptgebäude der HU in Berlin-Mitte.

Ziel des Workshops war, aktuelle Methoden aus dem sehr dynamischen Bereich molekulargenetischer Verfahren vorzustellen und eine potentielle oder ggf. bereits bestehende Nutzung für die Analyse und züchterische Verbesserung von Arznei- und Gewürzpflanzen auszuloten

Im Beitrag „Moderne molekularbiologische Züchtungsmethoden, neue Möglichkeiten für die Arznei- und Gewürzpflanzen!“ wurden von F. Hartung, Quedlinburg, Verfahren und methodische Entwicklungen vorgestellt, die es erstmalig erlauben, gezielt definierte Gene in einem pflanzlichen Genom zu verändern. Basis für diese Entwicklung sind maßgeschneiderte Enzyme zur Induktion von Doppelstrangbrüchen der DNA. Die Nukleasetechnologiesysteme Meganukleasen, Zinc Finger Nukleasen und TALE Nukleasen versprechen bisher unerreichte Effizienz und Präzision bei der Erzeugung von Punktmutationen, der Rekombination und der Deletion von Genen. Diese Techniken benötigen in erheblichem Umfang DNA-Sequenzdaten, die mit Hilfe der next generation sequencing Technologien schnell und im Vergleich zu bisherigen Sequenzierverfahren zu erheblich geringeren Kosten spezifisch für die Art, aber auch bereits spezifisch für einen Genotyp erzeugt werden können.

Die Methoden des “Next generation sequencing in der Züchtung von Arznei- und Gewürzpflanzen“ wurden von J. Novak, Wien, eingehend beleuchtet. Die Darstellung umfasste Einführungen zu den gegenwärtig genutzten Technologien, den damit verbundenen Vor- und Nachteilen und den zu erwartenden Entwicklungen. Neben der erheblichen Kostenreduzierung der next generation sequencing Technologien ist die Nutzung von Markertechniken, wie der single nucleotide polymorphims, SNPs und direkt mit dem Gen assozierter Marker, genetic molecular markers, GMM als Technik zur gezielten und damit schnellen Selektion erwünschter Genotypen von besonderer Bedeutung.

Gegenwärtig liegen für die markergestützte Selektion in Arznei- und Gewürzpflanzen nur wenige Anwendungsbeispiele vor. Spätestens jedoch mit der technologischen Ausreife bereits in der Entwicklung befindlicher neuer Sequenzierverfahren wird durch weiter sinkende Kosten die Nutzung molekularer Marker auch im Bereich der Arznei- und Gewürzpflanzen in die Zuchtschemata eingebunden werden.

H. Budahn, Quedlinburg, berichtete über die „Charakterisierung der intraspezifischen Variabilität bei Petersilie mittels molekularer Marker sowie klassischer und nicht-zielgerichteter Bestimmung flüchtiger Inhaltsstoffe“. Für 219 unterschiedliche Herkünfte von Petersilie (Petroselinum crispum) wurde in einem interdisziplinären Ansatz morphologische, agronomische und inhaltsstoffliche Merkmale erfasst sowie aus über 200 molekularen Markern, überwiegend AFLP, die genetische Distanz der Akzessionen errechnet. Die hieraus resultierende Gruppierung der Akzessionen wurde mit Daten zur Zusammensetzung des ätherischen Blattöls, gewonnen durch klassische Hydrodestillation und Daten eines holistischen Ansatzes zur Erfassung aller flüchtigen Substanzen aus dem Blatt mittels der automated headspace solid phase microextraction, HS-SPME mit anschließender Eluierung und Gaschromathographie, GC verglichen. Für diesen Vergleich wurden die resultierenden Daten mittels Principal Componant Analysis, PCA verrechnet. Es resultieren zwei klar voneinander getrennte Hauptgruppen die nahezu vollständig denen aus der Berechnung der genetischen Distanzen entsprechen. Gleiches gilt für die Daten aus der Ätherischöldestillation. Aus diesen Arbeiten sind vielfältige Informationen erwachsen, die u.a. für zukünftige züchterische Ansätze genutzt werden können.

Die lebhafte und umfassende Diskussion hatte in Fragen nach der Einordnung der neuen molekularbiologischen Methoden zur gezielten Veränderung definierter Gene einen Schwerpunkt. Es ist zu erwarten, dass die neuen Methoden der gezielten Genomveränderung dem Gentechnikgesetz unterstellt werden. Unabhängig von der gegenwärtigen gesellschaftlichen Ablehnung gentechnischer Methoden wurden die potentiellen Anwendungsmöglichkeiten auch und besonders für Arznei- und Gewürzpflanzen betont, etwa durch gezielte Unterbindung der Synthese unerwünschter Inhaltsstoffe bei gleichzeitiger Steigerung erwünschter Stoffe oder der Synthese wirksamerer Derivate. Aber auch für konventionelle Ansätze der züchterischen Verbesserung resultieren Möglichkeiten den Zuchtgang wesentlich zu verkürzen und damit effektiver zu gestalten bzw. erstmalig in Angriff zu nehmen.

Mehrseitige Kurzfassungen der Referate sind publiziert im Tagungsband Innovation, Vielfalt und Nutzen, Kurzfassungen der Vorträge und Poster, Humboldt-Universität zu Berlin, Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät, Berlin, 224 Seiten, ISBN 978-3-86004-280-9 .

Quedlinburg, den 16. 12. 2011
Dr. F. Marthe