Reversible männliche Sterilität bei Nutzpflanzen
Das Hauptziel der Pflanzenzüchter war die Produktion einheitlicher Kulturhybriden, die in großen Mengen Hybridsamen produzieren, ohne dass die Pollen-erzeugenden Organe der Pflanze aufwändig entfernt werden müssen (Emaskulation). Homozygote Elterngenerationen gewährleisten die Homogenität der Sorte, was mittels Doppelhaploid-Technologie unter Umgehung der mehrfachen Selbstung erreicht werden kann. Die beiden wichtigsten Ziele des EU-finanzierten Projekts HYBTECH waren die Induktion männlicher Sterilität sowie die Entwicklung eines Systems zur Züchtung doppelhaploider Pflanzen. Das Konsortium suchte nach einem Verfahren, das zwei Züchtungsziele vereint, die bei den meisten Pflanzen normalerweise inkompatibel sind. Um sterile männliche Pflanzen zu erhalten, wurde eines der Enzyme ausgeschaltet, die für die vollständige Ausbildung reifer Mikrosporen zuständig sind. Es handelte sich dabei um das Enzym Glutaminsynthase. Die männliche Fertilität konnte anschließend nach Bedarf wiederhergestellt werden, indem die Pflanzen mit diesem Enzym besprüht wurden. Die Suche nach Sterilisierungsverfahren erforderte die Analyse verschiedener Metaboliten, da jedes hoch- oder herunterregulierte Enzym die Produktion anderer Metaboliten in den Signalwegen verändern kann. Die Arbeitsgruppe am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Deutschland modifizierte die Metabolitenanalyse einzeln für jede Probenmatrix und ermöglichte somit einen breiten Überblick über die Wirkungen metabolischer Veränderungen. Zur Beschleunigung des Züchtungsverfahrens und zur Erreichung vollständiger Homozygotie wurden die Pflanzenarten der Reihe nach behandelt. In erfolgreichen Versuchen mit Tabakpflanzen wurden in allen Pflanzen die männliche Sterilität und die doppelte homozygote Herkunft erzielt. Dies war bei Reis, Chiccoré und Tomaten allerdings problematisch, da zwar männliche Sterilität durch Ausschalten metabolischer Prozesse erreicht wurde, jedoch nicht der gewünschte Phänotyp in Folgegenerationen oder in der vegetativen Phase erzielt wurde. Die neue Technologie kommt der kommerziellen Pflanzenzüchtung in verschiedener Hinsicht zugute, einerseits durch die Zeitersparnis bei der zügigen Samenproduktion, andererseits durch die gesteigerte Ertragsleistung und Qualität der Hybridpflanzen. Die Technologie unterstützt außerdem den Umweltschutz, da keine transgenen Pollen in die Umgebung freigesetzt werden, die das ökologische Gleichgewicht schädigen können.
