VinUni will die Genome von 1.000 vietnamesischen Reissorten sequenzieren, um klimaresistente Züchtung zu fördern

Eine genetische Karte der Reisvielfalt Vietnams

Das Big Data Research Institute der VinUni University (VIBD) hat VN1K-RICE vorgestellt, ein Projekt zur Sequenzierung der vollständigen Genome von 1.000 vietnamesischen Reisproben. Begonnen wird mit einer Kerngruppe von 150 Proben. Die Forschenden wollen die genetischen Informationen mit Untersuchungen in drei Ökoregionen kombinieren, um Reis zu identifizieren, der sich für Trockenheit, salzhaltige Böden, Hitze und Überschwemmungen eignet. Außerdem sollen Kornqualität und Treibhausgasemissionen untersucht werden.

Das Projekt wurde beim International Symposium on Applications of Gene Technology in Agriculture, SAGA 2026, vorgestellt und ist Teil des AgriOmics-AI-Forschungsprogramms des VIBD für die Jahre 2026 bis 2030. Zu den geplanten Ergebnissen gehören eine Datenbank mit Reisgenomen, hochwertige Referenzgenome traditioneller vietnamesischer Reissorten und Informationen zur Genaktivität.

Die Forschung führt zwei Arten von Erkenntnissen zusammen: die in der DNA einer Pflanze gespeicherten Informationen und die tatsächliche Leistung der Pflanze. Ihre Verknüpfung könnte Züchtenden helfen, nützliches Material aus den traditionellen und wilden Reissammlungen Vietnams auszuwählen, darunter Pflanzen mit Eigenschaften, die für den Anbau unter schwierigen Bedingungen wertvoll sind.

Professor Vu Ha Van, wissenschaftlicher Direktor des VIBD, leitet VN1K-RICE. Professor Robert Henry, Gründungsdirektor der Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation an der australischen University of Queensland und Gastdozent an der VinUni, ist Ko-Leiter des Projekts.

Warum mit 150 Proben beginnen?

Die ersten 150 Proben machen 15 % der geplanten Sammlung von 1.000 Proben aus. Die Forschenden beginnen mit dieser Kerngruppe, bevor sie die Sequenzierung ausweiten. Die Auswahl umfasst bewässerten Tieflandreis, Bergreis, Küstengebiete mit salzhaltigen Böden und von Gezeitenüberschwemmungen betroffene Flächen sowie Proben von Wildreis.

Diese Umgebungen sind wichtig, weil Reispflanzen dort unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt sind. Eine Sorte aus einem Küstengebiet mit salzhaltigen Böden kann nützliche Eigenschaften aufweisen, die sich von denen des Bergreises unterscheiden. Proben aus verschiedenen Anbaugebieten ermöglichen es den Forschenden, ein breiteres Spektrum der Reisvielfalt Vietnams zu untersuchen.

Das Projekt wird vollständige Genome auslesen, also den gesamten Satz genetischer Informationen, der in der DNA jeder Probe enthalten ist. Unterschiede in diesen Informationen beeinflussen Eigenschaften wie das Aroma und die Klebrigkeit des Korns sowie die Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten und Umweltstress.

Die 1.000 Proben bilden das Sequenzierungsziel des Projekts. Die Arbeit beginnt mit der kleineren Kerngruppe, sodass die Forschung auf einer klar abgegrenzten Ausgangsgruppe aufbauen kann, statt die gesamte Sammlung als einen einzigen ersten Schritt zu behandeln.

Gelagerte Reissammlungen in die Forschung einbringen

Die traditionellen und wilden Reissammlungen Vietnams werden unter anderem vom Plant Resources Center, dem Cuu Long Delta Rice Research Institute, der Can Tho University und der Vietnam National University of Agriculture verwahrt. In diesen Sammlungen wird Material erhalten, das Forschende untersuchen und für die Züchtung nutzen können.

Die vollständigen Genome der meisten dieser Reissorten wurden bislang nicht sequenziert. Zudem fehlt Vietnam eine nationale Infrastruktur für Genomdaten. Das schränkt die Möglichkeiten der Forschenden ein, nützliche genetische Unterschiede zu identifizieren und sammlungsübergreifend mit ihnen zu arbeiten.

VN1K-RICE soll das bewahrte Material mit Daten verknüpfen, die Forschende analysieren und gemeinsam nutzen können. Eine gelagerte Saatgutprobe lässt sich dann zusammen mit einer Aufzeichnung ihrer DNA und Messwerten zu den Eigenschaften der Pflanze untersuchen. So lässt sich vielversprechendes Material leichter finden, etwa Reis, der gute Kornqualität mit Salztoleranz verbindet.

Das Projekt wird gemeinsam mit inländischen Institutionen entwickelt, die genetische Ressourcen verwahren, sowie mit internationalen Partnern. Die Zuchtziele stehen zudem im Zusammenhang mit Vietnams Strategie zur Entwicklung des Reissektors bis 2030 mit einer Vision bis 2050, insbesondere mit der Suche nach Qualität, Anpassung an den Klimawandel und geringeren Emissionen.

Die offizielle Mitteilung der VinUniversity nennt die vier Institutionen, die Sammlungen verwahren, bestätigt die Zusammenarbeit mit inländischen Verwahrern genetischer Ressourcen und internationalen Partnern und verknüpft die geplante nationale Infrastruktur für Genomdaten mit dieser Strategie. Außerdem beschreibt sie die Beteiligung von Ministerien, Forschungsinstituten, Universitäten und lokalen Vertretungen aus ganz Vietnam sowie von internationalen Fachleuten.

Warum Referenzgenome aus Vietnam wichtig sind

Ein Referenzgenom ist eine detaillierte genetische Sequenz, die als Vergleichsgrundlage dient. Forschende vergleichen andere Reisgenome damit, um Unterschiede zu lokalisieren und zu untersuchen, welche davon mit nützlichen Eigenschaften zusammenhängen könnten.

VN1K-RICE plant, Referenzgenome speziell für traditionelle vietnamesische Reissorten zu erstellen. Referenzen, die den untersuchten Pflanzen nahekommen, können den Forschenden helfen, lokales genetisches Material genauer zu untersuchen und relevante Bereiche zu identifizieren.

Robert Henry, Ko-Leiter des Projekts und Gründungsdirektor der Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation, erläuterte, warum das Team Referenzgenome anstrebt, die die lokale Vielfalt abbilden. In aus dem Vietnamesischen übersetzten Äußerungen sagte er:

Ein einzelnes Genom kann nicht die gesamte genetische Vielfalt einer Art abbilden. Forschende brauchen Referenzgenome, die dem untersuchten Material nahekommen.

Für vietnamesische Züchtende läge der praktische Nutzen in einer Vergleichsgrundlage, die auf Reis basiert, der ihrem eigenen Forschungsmaterial ähnlicher ist. Die geplanten Referenzgenome und die umfassendere Sammlung von 1.000 Sequenzen erfüllen verwandte Zwecke: Sie liefern detaillierte Vergleichsgrundlagen und einen breiteren Überblick über die Unterschiede zwischen den Proben.

Prüfen, was die DNA auf dem Feld bedeutet

Das Team plant, Genomsequenzen mit Untersuchungen der Reuseigenschaften in drei Ökoregionen zu kombinieren. Erfasst werden Nahrungsmittelqualität, Nährstoffgehalt, Umweltstress, Krankheitsresistenz und Treibhausgasemissionen beim Anbau.

Bei der Kornqualität untersuchen die Forschenden Klebrigkeit und Aroma sowie den Gehalt an Mikronährstoffen und Eiweiß. Mit Blick auf die Anbaubedingungen prüfen sie die Toleranz gegenüber Trockenheit, Salz, Hitze und Überschwemmungen. Auch die Resistenz gegen verbreitete Reiskrankheiten ist Teil der geplanten Arbeit.

Ein Merkmal ist schlicht eine Eigenschaft, die sich beobachten oder messen lässt. Indem sie Merkmale mit DNA-Unterschieden in der Sammlung vergleichen, können Forschende nach genetischen Bereichen suchen, die mit einem bestimmten Ergebnis zusammenhängen, etwa höherer Salztoleranz oder einem besonderen Aroma.

Messungen im Feld sind dabei zentral. Sie verknüpfen eine genetische Sequenz mit der Leistung, die für Züchtende zählt: wie eine Pflanze unter Stress wächst, welche Eigenschaften ihr Korn aufweist und wie viele Treibhausgase beim Anbau freigesetzt werden.

Die Arbeit zu Emissionen ergänzt die Kornqualität und Widerstandsfähigkeit um ein weiteres Zuchtziel. Die Forschenden wollen genetische Bereiche untersuchen, die zu geringeren Emissionen beitragen könnten, indem sie den Zusammenhang zwischen DNA und Messwerten aus dem Anbau analysieren.

Wie genetische Informationen die Züchtung unterstützen könnten

Züchtende könnten die Ergebnisse des Projekts nutzen, um Reismaterial auf nützliche DNA-Unterschiede zu untersuchen, bevor sie Pflanzen für Kreuzungen auswählen. Eine traditionelle Sorte mit hoher Salztoleranz könnte beispielsweise genetisches Material für die Entwicklung von Reis liefern, der sich für salzhaltige Böden eignet.

Eine Sorte mit geschätztem Aroma oder besonderen Kornmerkmalen könnte Material liefern, um bereits angebaute Reissorten zu verbessern. DNA-Analysen würden den Forschenden helfen, Pflanzen mit den Eigenschaften zu identifizieren, die sie untersuchen wollen, ergänzend zur Züchtung und Bewertung über mehrere Generationen hinweg.

Das Projekt zielt außerdem darauf ab, nahezu isogene Linien zu entwickeln. Dabei handelt es sich um Reissorten mit fast identischem genetischem Hintergrund, die sich jedoch in einem bestimmten Zielbereich unterscheiden. Durch ihren Vergleich können Forschende die Rolle dieses Bereichs prüfen, während der Großteil des genetischen Erbguts der Pflanzen ähnlich bleibt.

Solche Linien bieten eine gezieltere Möglichkeit, ein vielversprechendes Gen zu untersuchen. Unterscheiden sich Pflanzen mit weitgehend identischem genetischem Hintergrund bei einem gemessenen Merkmal, können Forschende den Zielbereich genauer untersuchen und seinen Nutzen für die Züchtung bewerten.

DNA-Marker sind eine weitere geplante Anwendung. Ein Marker ist ein identifizierbares Merkmal in einer DNA-Sequenz, das Forschende verfolgen können. Marker können dabei helfen, Reissorten mit wertvollen Eigenschaften zu identifizieren, auszuwählen und zu überprüfen. Dadurch ist die Genomdatenbank auch über die anfängliche Sequenzierungsarbeit hinaus nutzbar.

KI-Werkzeuge und eine gemeinsam nutzbare Datenbank

Künstliche Intelligenz soll dabei helfen, die großen Mengen genetischer Daten zu verarbeiten, Zusammenhänge zwischen Genen und Merkmalen zu suchen, Genfunktionen vorherzusagen und vielversprechende Forschungsansätze zu identifizieren. Ziel ist es, aus Sequenzen Informationen zu gewinnen, die weitere Experimente und Zuchtentscheidungen unterstützen können.

In der offiziellen Mitteilung werden genomische Sprachmodelle für die Genannotation und die Vorhersage des Phänotyps anhand von Sequenzen genannt: Sie sollen Genfunktionen identifizieren und Pflanzeneigenschaften anhand genetischer Sequenzen vorhersagen.

Das Projekt soll außerdem Daten zur Genaktivität hervorbringen. Genomsequenzen halten genetische Anweisungen fest; Daten zur Genaktivität helfen Forschenden zu untersuchen, wie diese Anweisungen genutzt werden. Werden diese Informationsarten zusammengeführt, erhalten Forschende mehr Möglichkeiten, die an Reispflanzen gemessenen Eigenschaften zu untersuchen.

Dem in der Mitteilung beschriebenen Projektvorschlag zufolge gehören zu den geplanten Ergebnissen Genomdaten für 1.000 Reissorten, ein hochwertiges Referenzgenom für traditionellen Reis und transkriptomische Daten, also RNA-seq-Daten, zur Unterstützung der Genannotation. Diese Daten werden mit Informationen zu Pflanzeneigenschaften und Umweltbedingungen in einer nationalen Datenbank für Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) zusammengeführt. Mithilfe dieser Ressource sollen Forschende genetische Bereiche und Kandidatengene katalogisieren, die mit Kornqualität, Stresstoleranz und geringen Emissionen zusammenhängen.

Das VIBD plant, die Genomdatenbank und die KI-Werkzeuge der Forschungsgemeinschaft zugänglich zu machen. Ein gemeinsamer Zugang würde anderen Gruppen ermöglichen, die Sammlung zu nutzen, Ergebnisse zu vergleichen und die Arbeit mit zusätzlichem Material fortzuführen.

Vu Ha Van, wissenschaftlicher Direktor des VIBD und Leiter von VN1K-RICE, beschrieb dieses Ziel der Zusammenarbeit. In aus dem Vietnamesischen übersetzten Äußerungen sagte er:

Ein Referenzgenom oder eine SNP-Datenbank hat nur dann einen echten Wert, wenn viele Forschungsgruppen sie nutzen und erweitern. Deshalb entwickeln wir VN1K-RICE gemeinsam mit Institutionen in Vietnam, die genetische Ressourcen verwahren, und mit internationalen Partnern.

SNPs sind Unterschiede an einzelnen Positionen einer DNA-Sequenz. Eine Datenbank dieser Unterschiede bietet Forschenden identifizierbare Vergleichspunkte zwischen Pflanzen. So können sie die Vielfalt untersuchen und genetische Merkmale verfolgen, die mit bestimmten Eigenschaften zusammenhängen.

Was ist bis 2030 geplant?

AgriOmics-AI, das übergeordnete Programm zu VN1K-RICE, läuft von 2026 bis 2030. Es verbindet Genomik und KI, um die heimischen genetischen Ressourcen Vietnams in der Pflanzen- und Tierzucht, der Aquakultur und bei nützlichen Mikroorganismen zu untersuchen, zu erhalten und zu nutzen.

VN1K-RICE folgt innerhalb dieses Programms einem klaren Arbeitsablauf: Beginn mit 150 Kernproben von Reis, Ausweitung auf 1.000 Proben, Erstellung von Referenzgenomen und Verknüpfung genetischer Daten mit gemessenen Eigenschaften. Zu den erwarteten Ergebnissen gehören die Sequenzsammlung, Referenzgenome und Daten zur Genaktivität.

Die Mitteilung nennt weder einen konkreten Abschlusstermin für das Reisprojekt noch einen Termin für die Öffnung der Datenbank oder einen Zeitplan für die Freigabe neuer Reissorten. Auch für die Veröffentlichung der Daten zur Genaktivität oder der KI-Werkzeuge gibt es keinen Zeitplan. Im Mittelpunkt der unmittelbaren praktischen Arbeit steht der Aufbau von Forschungsinstrumenten und Erkenntnissen, die Züchtungsprogramme nutzen können.

Für die Landwirtschaft soll das Projekt eine fundiertere Auswahl von Reismaterial ermöglichen: nützliche Salztoleranz finden, geschätzte Kornmerkmale bewahren und Möglichkeiten für geringere Emissionen untersuchen. Fortschritte hängen davon ab, die Erkenntnisse aus der DNA-Analyse mit der Leistung der im Projekt bewerteten Pflanzen zu verknüpfen.

Die wichtigsten Punkte

• Das VIBD der VinUni plant, 1.000 vietnamesische Reisproben zu sequenzieren. Begonnen wird mit 150 Proben, also 15 % des Ziels.
• Die Sammlung umfasst verschiedene Anbauumgebungen und schließt Wildreis ein.
• Die Forschenden wollen Referenzgenome für traditionellen vietnamesischen Reis erstellen und Pflanzeneigenschaften in drei Ökoregionen untersuchen.
• Die Messungen umfassen Kornqualität, Nährstoffgehalt, Stresstoleranz, Krankheitsresistenz und Treibhausgasemissionen.
• Zu den geplanten Werkzeugen gehören eine zugängliche Genomdatenbank, KI-Werkzeuge, DNA-Marker und Reissorten zur Untersuchung bestimmter genetischer Bereiche.
• Geplant sind RNA-seq-Daten zur Genaktivität und eine nationale SNP-Datenbank, die genetische Informationen mit Daten zu Pflanzeneigenschaften und Umweltbedingungen verbindet. Für die Veröffentlichung der Daten, die Öffnung der Datenbank oder die Bereitstellung der KI-Werkzeuge gibt es keinen Zeitplan.
• VN1K-RICE ist Teil des AgriOmics-AI-Programms für die Jahre 2026 bis 2030.