Chinesische Wissenschaftler entwickeln proteinreichen Mais für Tiernahrung

Chinesische Wissenschaftler haben zwei Gene identifiziert, die für einen hohen Proteingehalt von Mais entscheidend sind, und erfolgreich proteinreiche Maissorten entwickelt. Dies stellt einen vielversprechenden Lösungsansatz für den Proteinmangel bei Tierfutter in China dar.

Ein Forscher untersucht Maisproben in einem Labor des Center for Excellence in Molecular Plant Sciences (CEMPS) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) im ostchinesischen Shanghai. (Foto vom 2. Juni, Xinhua/Jin Liwang)

Mais ist das meistproduzierte Getreide in China, aber sein Proteingehalt mit nur etwa acht Prozent relativ niedrig. Dies führe zu einer starken Abhängigkeit von importiertem Sojamehl als Proteinquelle für die Viehzucht, erklärt Wu Yongrui, stellvertretender Direktor am Center for Excellence in Molecular Plant Sciences (CEMPS) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS).

„Die Importe von Sojabohnen beliefen sich 2025 auf über 100 Millionen Tonnen. Wenn der Proteingehalt von Mais auch nur um ein Prozent gesteigert würde, könnte der Proteingehalt von acht Millionen Tonnen Sojabohnen ersetzt werden“, so Wu.

Er stellt fest: „Daher ist die Entwicklung von proteinreichem Mais als Ersatz für importiertes Sojamehl im Tierfutter ein vielversprechender Ansatz, dem Proteinmangel bei in China produzierten Futtermitteln zu begegnen. Bislang standen Pflanzenzüchtern jedoch keine entsprechenden Gene zur Verfügung, die einen höheren Proteingehalt ermöglichen.“

„Untersuchungen haben ergeben, dass Wildmais einen Proteingehalt von bis zu dreißig Prozent aufweist. Doch durch über 9000 Jahre Domestizierung und moderne Züchtung sind die meisten dieser Gene verloren gegangen, da die Selektion nicht auf den Proteingehalt abzielte“, erläutert Wu.

2022 identifizierte ein von Wu geleitetes Forschungsteam das erste solche Gen, THP9-T, in Wildmais und erzielte damit eine erste Steigerung des Proteingehalts bei bedeutenden heimischen Maissorten. Weitere Durchbrüche gestalteten sich jedoch nach wie vor schwierig.

Nach anhaltenden Bemühungen gelang es dem Team letztlich, ein zweites Gen für einen höheren Proteingehalt zu identifizieren: THP3-T. „Mehrjährige Feldversuche an verschiedenen Standorten zeigten, dass dieses Gen den Proteingehalt der Körner von 10 auf 13 Prozent steigern kann, ohne den Ertrag zu beeinträchtigen. Gleichzeitig erhöht es auch den Proteingehalt der gesamten Pflanze und ermöglicht dem Mais, mit weniger Dünger gut zu wachsen und proteinreich zu bleiben“, berichtet Wu.

Forscher Wang Haihai bestäubt auf einem Versuchsfeld des CEMPS der CAS Maispflanzen. (Foto vom 2. Juni, Xinhua/Jin Liwang)

Durch weitere Untersuchungen entdeckten die Wissenschaftler einen Synergieeffekt der beiden Gene. Wenn THP3-T und THP9-T zusammenwirken, steigt der Proteingehalt sogar auf 15 Prozent – deutlich mehr als beim Einsatz nur eines der beiden Gene.

„Mit den Forschungen wurde nicht nur der entscheidende Baustein für die Züchtung von proteinreichem Mais gefunden, sondern auch neue Möglichkeiten zu Qualitätsverbesserungen und gezielter genetischer Optimierung moderner Maissorten eröffnet“, unterstreicht Wu.

Mithilfe markergestützter Zuchttechnologie hat das Forscherteam über 80 Inzuchtlinien wichtiger Maissorten in China genetisch verbessert und deren Proteingehalt dadurch auf über 14 Prozent angehoben.

Daneben erhöhten die Wissenschaftler den Proteingehalt der in China meistverbreiteten Hybridmaissorte Zhengdan958 von 8,5 auf über 12 Prozent.

China produziert jährlich etwa 300 Millionen Tonnen Mais. Wu betont, eine Steigerung des landesweit als Futtermittel verwendeten Maises um vier auf über zwölf Prozent entspräche der Proteinmenge von mehr als dreißig Millionen Tonnen Sojabohnen, ungefähr dreißig Prozent der derzeitigen Importe.

Han Bin, Direktor des CEMPS und Mitglied der CAS, hebt hervor: „Diese Leistung ist von erheblichem sozioökonomischen Wert. Diese Entdeckung kann die Kosten für Tierfutter drastisch senken, die Wirtschaftlichkeit der Viehwirtschaft erhöhen und bei breiter Anwendung das Einkommen der Landwirte spürbar steigern.“

Die Ergebnisse wurden am Mittwoch in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht.