FORSCHUNG
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Analyse von Wildtomaten klärt genetische Basis von Kulturtomaten Gentechnik ► Ein Team von Wissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung und des Weizmann-Institutes für Wissenschaften in Israel forschte an einer Tomatenpopulation, bei der einer domestizierten Tomatensorte einzelene Gene einer wilden Tomatensorte übertragen wurden. Im Fokus stand die Übertragung von nützlichen Merkmalen der wildverwandten Tomate. Mara Mechmann
Aktuelle Forschungsergebnisse Das Forscherteam identifizierte einen enzymatischen Schritt in einem Stoffwechselweg: „α-Tomatin“ gilt als Anti-Ernährungs- und gleichzeitig als Abwehr-Alkaloid. Dieses kommt vor allem in unreifen, noch grünen Tomaten vor. Während der Fruchtreifung wird das Alkaloid umgewandelt: „Diese chemische Veränderung ist wichtig, um die Bitterkeit, welche das α-Tomatin verursacht, zu reduzieren. Dadurch verringert sich jedoch der Gehalt an antibakteriell wirkenden Stoffen“, sagt Dr. Szymanski, der die Arbeiten an diesem Projekt am Weizmann-Institut begann und dann am IPK fortführte. Darüber hinaus wurden Genorte und Gene definiert, die mit 41 I 2020
Foto: IPK
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ie Ergebnisse zeigen genetische und biochemische Veränderungen, die mit der Einkreuzung von „wilden“ Genen in die Kulturtomaten einhergehen. Untersucht wurden dabei auch Gene für wichtige Stoffwechselwege mit ernährungsphysiologischer Relevanz oder einer Resistenz gegen den weitverbreiteten Pilzerreger Botrytis cinerea. Die in der Studie untersuchte Population umfasste 580 Kreuzungslinien aus wilder und domestizierter Tomate, die im Labor von Prof. Dani Zamir von der Hebräischen Universität Jerusalem entwickelt wurden. Jede dieser Linien trägt ein kleines Fragment der Wildtomate Solanum pennellii im Hintergrund der Kulturtomatensorte „M82“.
der Anreicherung von gesundheitsfördernden Flavonoiden, darunter Farbstoffen im Fruchtschalengewebe, in Verbindung stehen. Beobachtete Veränderungen der Genexpression und des Stoffwechsels, zum Beispiel die Anreicherung von Abwehrstoffen, wirkten sich auf die Krankheitsresistenz aus. „In unserer Studie beobachteten wir, dass sich die erhöhte Resistenz von Früchten gegen das verbreitete Pilz-Pathogen B. cinerea auf mehreren Ebenen der zellulären Reaktion zeigte. Diese ist einerseits für das Überleben der Pflanze, aber auch für ihren kommerziellen Erfolg wichtig“, erklärte Dr. Szymanski.
Wirtschaftlicher Nutzen Der in der Studie generierte große Datensatz stelle eine einzigartige Ressource für die Forschungsgemeinschaft dar. „Während wir beispielhaft nur einige wenige Kandidatengene und Metaboliten eingehend charakterisieren konnten, kann der Datensatz potenziell für Dutzende,
Wildtomaten stellen einen wertvollen Genpool für wichtige Merkmale dar.
wenn nicht gar Hunderte weitere Kandidaten genutzt werden“, führt Dr. Szymanski weiter aus. Die Erforschung des Weges von der Wildzur Kulturfrucht ist für ein umfassendes Verständnis des Stoffwechsels und des Einflusses der menschlichen Selektion auf positive und negative Qualitätsmerkmale von Früchten unerlässlich. „Wir gehen davon aus, dass diese Studie einen bedeutenden Beitrag zu den gegenwärtigen molekularen Züchtungsbemühungen leisten wird, um der Eliminierung von Schlüsselmerkmalen der Fruchtqualität wie Geschmack, aber auch Pathogenresistenz entgegenzuwirken.“
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