In Zukunft kommen diploide Kartoffeln ins Spiel

Die Welt der Kartoffelzüchtung betrachtet das Gesamtbild, wenn es um Diploide geht. 

Die Begriffe Diploide und echte Kartoffelsamen sind in der Welt der Kartoffelforschung und -züchtung immer wieder aufgetaucht. Und obwohl es wie etwas in ferner Zukunft erscheinen mag, kommt es, und die Kartoffelzüchtungsindustrie schaut sich diese Zukunft genauer an.

„Im Wesentlichen müssen wir zusammenarbeiten. Und im vorwettbewerblichen Bereich gibt es viel Spielraum. Wir werden mit einer Art Aufruf zum Handeln enden, der besagt: Okay, lasst uns versuchen, uns als Kartoffelgemeinschaft zusammenzuschließen und einige dieser großen Probleme zu lösen, die für eine einzelne Gruppe zu groß sind“, erklärte Josh Parsons, Forschungsentwicklungsmitarbeiter und leitender Wissenschaftler bei FritoLay, auf der virtuellen Jahrestagung der Potato Association of America.

Diploide Sorten sollen die Kartoffelzüchtung effizienter machen, da sie weniger Chromosomenkopien für Kreuzungen enthalten und so die Züchtungsergebnisse besser vorhersehbar sind. Bei einer diploiden Sorte gibt es zwei Chromosomenkopien, während traditionelle tetraploide Kartoffelsorten vier Kopien jedes Chromosoms haben. 

„Gene bei Kartoffeln sind typischerweise sehr heterozygot, das heißt, man kann mehrere Genkombinationen innerhalb jedes Chromosomensatzes erhalten. Wenn man zwei heterozygote Pflanzen kreuzt, kann man innerhalb der Familie ziemlich viele Variationen erhalten“, sagt Dennis Halterman, Forschungsgenetiker beim Agricultural Research Service des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA).

Allerdings sind die meisten diploiden Kartoffeln inkompatibel. Das bedeutet, dass sie keine echten Kartoffelsamen produzieren, wenn Pollen einer einzelnen Pflanze auf Blüten derselben Pflanze übertragen werden, sagt Halterman. 

„Der Trick besteht nun darin, diese Selbstkompatibilitätsgene in die Eltern einzubringen, die wir für die diploide Kartoffelzüchtung verwenden möchten. Selbstkompatibilität ist wichtig, denn wir möchten die Pflanzen so homozygot wie möglich machen“, erklärt er.

Sobald Selbstkompatibilitätsgene eingeführt werden und die Sorte zu hoch homozygoten Inzuchtlinien wird, werden sie zu Eltern. Bei diesem Züchtungsschema werden zwei Inzuchtlinien gekreuzt, um echtes Kartoffelsaatgut einer neuen Sorte zu erzeugen.

„Um die Anzahl der Einzelpflanzen, die wir zum Anpflanzen einer Ernte verwenden, schnell zu erhöhen, verlassen wir uns auf Saatgut von Pflanzen, die in Gewächshäusern angebaut werden, wo der Krankheitsdruck gering ist. Anstatt uns auf Saatknollen zu verlassen, die vom Feld kommen“, erklärt Halterman. Er fügt hinzu, dass dies den Vermehrungsprozess von Kartoffelsamen enorm beschleunigt.

Die Verwendung von echtem Kartoffelsaatgut von Diploiden trägt dazu bei, das Krankheitsrisiko zu verringern. Saatknollen können Krankheiten übertragen und diese auf zukünftige Ernten übertragen. Es gibt auch Lagerungsprobleme, da Saatknollen richtig gelagert werden müssen, um keine Krankheiten zu verursachen.

„Die Kartoffeln können nur ein Erntejahr lang gelagert werden. Man kann sie über den Winter lagern, aber kein weiteres Jahr. Wenn man die Sorten erhalten will, muss man sie in Gewebekulturen halten“, sagt Amy Charkowski, Professorin in der Abteilung für Pflanzenpathologie an der Colorado State University.

Obwohl Diploide erst seit kurzem in den Mainstream-Branchennachrichten auftauchen, sind sie in der Welt der Kartoffelzüchtung schon seit Jahrzehnten bekannt. Neuere Forschungen tragen jedoch dazu bei, sie zu einer praktikableren Züchtungsoption zu machen.

„Ein Teil der Geschichte ist, dass wir mehr über Selbstkompatibilität wissen, wir haben einige Tricks, mit denen wir die Selbstkompatibilität auf eine Art manipulieren können, die uns vorher nicht zur Verfügung stand“, sagt Paul Bethke, ein Pflanzenphysiologe beim USDA. 

Darüber hinaus gibt es fortschrittliche Werkzeuge für die Molekulargenomik und Genetik, wie beispielsweise CRISPR, die neue Möglichkeiten bei der Kartoffelzüchtung ermöglichen, die vorher nicht möglich waren.

Die Umstellung

Diploide Kartoffeln werden allerdings nicht so bald auf den kommerziellen Markt kommen, da noch viel zu klären ist. 

„Die Kosten für das Saatgut sind unbekannt. Natürlich hängt die Rentabilität von allem von den Kosten des Saatguts ab“, erklärt Bethke. „Wie viel es kostet, dieses Saatgut zu produzieren – das hängt zum Teil davon ab, wo es produziert wird. Wird es im Ausland oder vor Ort produziert?“

Es gibt auch Fragen zur Vermehrung des Saatguts. Laut Bethke sind mehrere Szenarien denkbar. Das Saatgut könnte in Gewächshäusern gezüchtet und die Pflanzen dann wie Tomaten verteilt werden. Diese Pflanzen könnten dann auch auf Feldern gezüchtet werden, um Knollen zu produzieren, wie dies derzeit der Fall ist, was dazu beitragen könnte, die Saatgutkosten zu senken.

„Mit sinkenden Kosten können sich aber natürlich auch einige Vorteile der diploiden Kartoffel verringern. Insbesondere die Sorge, dass sich die Kartoffeln mit der Zeit auf dem Feld Krankheiten einfangen, nimmt zu“, erklärt Bethke.

Eine Branche, die einen ähnlichen Wandel durchgemacht hat, ist die des Gemüseverwandten der Kartoffel – der Tomate. David Francis ist Professor im Fachbereich Gartenbau und Pflanzenwissenschaften an der Ohio State University, dessen Forschungsschwerpunkt auf Tomaten liegt.

„Wenn die Branche umstellt, wird es mehr echte, durch Saatgut übertragbare Krankheiten geben, was wiederum zu Problemen bei den Tests und einem Saatgutmarkt führen wird, der anfällig für Störungen ist“, erklärt Francis.

Der Versand von echtem Kartoffelsaatgut rund um die Welt könnte zu Regulierungsproblemen führen. Laut Francis könnten Testanforderungen den Saatgutversand verhindern, da möglicherweise kein Zugang zu diesen Tests besteht.

Auch bei der Kartoffelzucht könnte es zu Verschiebungen kommen. Derzeit wird der Großteil der Kartoffelzucht von öffentlichen Einrichtungen durchgeführt. 

„Die richtige Saatkartoffelzüchtung wird die Kartoffelzüchtung vom öffentlichen in den privaten Sektor verlagern. In der Tomatenwelt hat es mehrere Jahrzehnte gedauert, bis dies geschah, man könnte sogar von einem halben Jahrhundert sprechen. Es wird also keine unmittelbare Veränderung geben, aber es wird eine langsame und stetige Veränderung geben“, sagt Francis.

/Agrotechnik/Saatgutanbau