05.10.2018

Biologen schaffen erstmals neue Kulturpflanze durch Genom-Editierung

Die neue Zuchttomate (rechts) hat verschiedene Domestikations-Merkmale, die sie von der Wildpflanze (links) unterscheiden (Details jeweils im Uhrzeigersinn): Sie bildet mehr Blüten und trägt entsprechend mehr Früchte, die Früchte sind größer und eiförmig statt rund. Die Zuchttomate enthält mehr Lycopin, was sich durch eine tiefere Rotfärbung des Safts bemerkbar macht, und die Pflanze hat einen kompakteren Wuchs.
Foto: Agustin Zsögön/Nature Biotechnology

Wissenschaftler aus Brasilien, den USA und Deutschland haben nun erstmals mit CRISPR-Cas9, einem modernen Verfahren der Genom-Editierung, aus einer Wildpflanze innerhalb von einer Generation eine neue Kulturpflanze geschaffen: Ausgehend von einer „Wildtomate“ haben sie gleichzeitig verschiedene Nutzpflanzen-Merkmale erzeugt, ohne dass die wertvollen genetischen Eigenschaften der Wildpflanze verloren gingen.

Die Wissenschaftler wählten als Ausgangspflanze für ihr Pionierprojekt die wilde Tomatenart Solanum pimpinellifolium aus Südamerika, den Vorfahren heutiger Kulturtomaten. Die Wildpflanze hat nur erbsengroße Früchte und liefert einen geringen Ertrag – zwei Eigenschaften, die sie als Kulturpflanze ungeeignet machen. Auf der anderen Seite sind die Früchte aromatischer als moderne Tomaten, die durch die Züchtung an Geschmack verloren haben. Außerdem enthalten die Wildfrüchte mehr Lycopin. Dieser sogenannte Radikalfänger, fachsprachlich Antioxidans, gilt als gesund und ist vor diesem Hintergrund ein erwünschter Inhaltsstoff.

Die Wissenschaftler veränderten die Wildpflanze mithilfe von „Multiplex-CRISPR-Cas9“ so, dass die Tochterpflanzen kleine genetische Veränderungen an sechs Genen trugen. Diese entscheidenden Gene wurden durch die Forschung in den vergangenen Jahren erkannt und gelten als genetische Schlüssel für Merkmale der domestizierten Tomate. Konkret erzeugten die Wissenschaftler folgende Veränderungen gegenüber der Wildtomate: Die Früchte sind dreimal so groß wie die der Wildpflanze, was der Größe einer Cocktailtomate entspricht. Die Zahl der Früchte ist verzehnfacht, und ihre Form ist ovaler als bei der runden Wildfrucht. Diese Eigenschaft ist beliebt, weil die ovalen Früchte bei Regen weniger schnell aufplatzen als ihre runden Verwandten. Die Pflanzen haben zudem einen kompakteren Wuchs. Eine weitere wichtige neue Eigenschaft: Der Gehalt an Lycopin bei der neu gezüchteten Tomate ist mehr als doppelt so hoch wie bei der wilden Ausgangsart und sogar mehr als fünfmal so hoch wie bei konventionellen Cocktailtomaten.

Quelle: Universität Münster


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