Die Ackerbohne (Vicia faba) weist mit ihren Samen ein hohes Potential für die Proteinerzeugung in den gemäßigten Klimazonen Mitteleuropas auf. Als insektenfreundliche Leguminose mit geringem Düngungsbedarf trägt sie zudem zur Erhöhung der Nachhaltigkeit und Biodiversität in der Landwirtschaft bei.

Jedoch gilt sie als besonders empfindlich für Dürre und Hitze, die infolge des Klimawandels der europäischen Landwirtschaft zunehmend zusetzen. In dieser Hinsicht konnten leider bei der Ackerbohne, im Vergleich zu bedeutenderen Kulturpflanzen wie Mais, Weizen oder Raps, in den vergangenen Jahrzehnten nur geringe Zuchtfortschritte verzeichnet werden. Das lag unter anderem auch daran, dass es an Voraussetzungen und Ressourcen für den Einsatz moderner Züchtungsmethoden fehlte, erklärt die Justus-Liebig-Universität (JLU) Gießen.

Sensation geschafft

Ein großes Hindernis stellte dabei das enorme Genom der Ackerbohne dar, das mit fast 4 Mrd. Basenpaaren - mehr DNA als das gesamte Humangenom - zu den größten bekannten Chromosomen überhaupt zählt. Die vollständige Sequenzierung des Ackerbohnengenoms galt daher lange Zeit als nahezu unmöglich.

Mit Hilfe neuester DNA-Sequenzierungstechnologien ist es nun aber einem internationalen Forschungskonsortium doch noch gelungen, das Genom mit erstaunlicher Präzision zu Entschlüsseln. Das Erfolgserlebnis hat das Konsortium, unter Anleitung dänischer und deutscher Pflanzengenetiker, kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht.

Darüber freut sich auch Prof. Dr. Rod Snowdon, Professor für Pflanzenzüchtung an der JLU und ebenfalls an der Studie beteiligt: „Die Ackerbohnenzüchtung war bislang besonders langwierig und schwer, weil Genomressourcen und -daten für die gezielte Selektion mit modernen Methoden nicht zur Verfügung standen. Mit der Bereitstellung des Genoms sind wir nun in der Lage, Ackerbohnen für die Herausforderungen des Klimawandels zielgerichteter zu züchten und den Anbau als wertvolle, heimische Pflanzenproteinquelle in Zukunft zu sichern“. Auf der Grundlage dieses Erfolges hat das Forschungsteam der JLU nun in weiterführenden Forschungsprojekten viel vor.

Forscher erschließen das große Potenzial der Ackerbohne als globale Eiweißpflanze

Auch Forscher des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung IPK haben glänzende Augen bekommen. Denn die Ackerbohne hat ein hohes Ertragspotenzial und eignet sich gut für den Anbau in gemäßigten Regionen, ihr fehlen aber bisher genomische Ressourcen.

Gezielte Zuchtarbeit beginnt

Die Züchter arbeiten nun daran, die Gehalte von Alkaloidglykosiden Vicin und Convicin sowie Gerbstoffen bei neuen Ackerbohnensorten zu senken. Darüber hinaus sollten die essentiellen Aminosäuren besser auf die menschlichen Ernährungsbedürfnisse abgestimmt werden, während die Phytate und Proteasehemmer im Saatgut reduziert werden sollten, um die Bioverfügbarkeit der Nährstoffe zu verbessern, so das IPK weiter.

Dabei sollte darauf geachtet werden, dass die Samengröße nicht verändert und die Schädlingsresistenz nicht beeinträchtigt wird, während gleichzeitig die Ertragsstabilität verbessert wird.

Züchter können sich nun den komplexen Herausforderungen stellen, die durch genomische Ressourcen und Erkenntnisse ermöglicht werden. Das Referenzgenom wird die rasche Einführung neuer Merkmale in Elitematerial erleichtern und ermöglicht leistungsstarke und breit anwendbare Kartierungsansätze. „Unsere umfangreiche genomweite Annotation bringt nun Licht in diese Effekte und fügt der genombasierten Züchtung eine wichtige Komponente hinzu", sagt Dr. Murukarthick Jayakodi vom IPK.

Zusammen mit der Identifizierung von Zielgenen eröffnet dies die Möglichkeit des Genklonens. „Die vorgestellten Ressourcen stellen eine genombasierte Züchtungsplattform für die Ackerbohne dar, die es Züchtern und Genetikern ermöglicht, die Verbesserung der nachhaltigen Proteinproduktion in mediterranen, subtropischen und nördlichen gemäßigten agro-ökologischen Zonen zu beschleunigen", betont der IPK-Forscher.