Genom entschlüsselt: Forscher machen die Kartoffel fit für den Klimawandel

In Südamerika begannen die Menschen bereits vor rund 8.000 Jahren mit der Kultivierung der Kartoffel. Nach Europa kam das Nahrungsmittel dann im 16. Jahrhundert. Seitdem hat die Nutzpflanze kontinuierlich an Bedeutung für die Ernährung der Weltbevölkerung gewonnen. Die globale Verbreitung der Kartoffel zeigt sich auch an den sechs wichtigsten Anbauländern: Mit China, Indien, Russland, der Ukraine, den Vereinigten Staaten und Deutschland befinden diese sich auf drei unterschiedlichen Kontinenten. Zukünftig dürfte sich der Anbau von Kartoffeln allerdings deutlich schwieriger gestalten. Denn die Folgen der Erderwärmung bringen Dürren, Überschwemmungen und grundsätzlich verlängerte Wachstumsphasen mit sich. Forschern der Ludwig-Maximilians-Universität München und des Max-Planck-Instituts ist es nun allerdings gelungen, das Genom der Kartoffel vollständig zu entschlüsseln. Dies stellt einen wichtigen Durchbruch dar. Denn so könnte es gelingen, neue Sorten zu züchten, die resistenter und ertragsreicher sind als die bisher verwendeten.

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Die Analyse von Pollenzellen brachte den Durchbruch

Die Arbeit der Forscher wurde durch einige strukturelle Besonderheiten erschwert. So erbt der Mensch von Vater und Mutter jeweils eine Kopie jedes Chromosoms. Das menschliche Genom konnte daher schon vor rund zwanzig Jahren weitgehend entschlüsselt werden. Die Kartoffel hingegen erhält jeweils zwei Kopien jedes Chromosoms. Dementsprechend kompliziert gestaltete sich die Analyse des Erbguts. Im Jahr 2011 konnte ein internationales Forschungsteam immerhin 86 Prozent der Kartoffel-DNA sequenzieren. Der finale Durchbruch blieb dann allerdings aus. Die deutschen Forscher setzten daher auf einen neuen Ansatz: So wurde die DNA für die Analyse in der Vergangenheit aus dem Blattgewebe entnommen. Nun aber wurde die Untersuchung bei Proben aus Pollenzellen durchgeführt. Denn diese enthalten lediglich zwei Kopien jedes Chromosoms. Dadurch wurde die Sequenzierung massiv erleichtert. Das Ergebnis fiel dann durchaus überraschend aus. Denn die genetische Variation innerhalb der einzelnen Kopien war deutlich größer als gedacht.

Die Züchtung neuer Sorten wird massiv vereinfacht

Dies deutet darauf hin, dass sich im Laufe der Zeit Gene wilder Kartoffelsorten in das Erbgut der kultivierten Pflanzen eingeschlichen haben. In Zukunft hoffen die Forscher nun, gezielte Veränderungen vornehmen zu können, um die Kartoffelsorten besser auf die Folgen des Klimawandels vorzubereiten. Auch andere bisher immer wieder auftretende Probleme könnten so gelöst werden. So gibt es auch heute schon genveränderte Kartoffeln. Noch immer sind die Pflanzen aber beispielsweise sehr anfällig für Pilz- und Bakterienkrankheiten. Durch die vollständige Entschlüsselung des Erbguts könnte sich dies zukünftig ändern. Denn nun lassen sich unerwünschte Eigenschaften einfacher bestimmten Genvarianten zuordnen. Dies erleichtert die Züchtung von neuen Varianten, die robuster und ertragsreicher sind. Die Forscher hoffen, auf diese Weise einen Beitrag zur weltweiten Ernährungssicherheit leisten zu können. Zunächst einmal muss die Grundlagenforschung nun aber in konkrete Züchtungen umgesetzt werden.

Via: Max-Planck-Gesellschaft