Schlüsselgen für die Selbstbefruchtung bei Kartoffeln identifiziert

Forscher des Züchtungsunternehmens Solynta und Wageningen University & Research haben das Schlüsselgen für die Selbstbefruchtung in diploiden Kartoffeln identifiziert, geklont und charakterisiert. Diese Entdeckung macht es möglich, Kartoffelpflanzen mit eigenem Pollen zu düngen.

Aktuell SLI Gen ( S-Locus-Inhibitor) identifiziert wurde, können Züchter mit Hybridzüchtungstechniken schneller und präziser züchten, als dies mit der traditionellen Züchtung möglich ist. Dadurch können schnell neue widerstandsfähige und nahrhafte Sorten auf den Markt gebracht werden, die zu einem nachhaltigeren Kartoffelanbau beitragen. Das Ergebnis der molekularen Analyse von Sli wurde in der wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht Nature Communications veröffentlicht  .

Genom-Kartoffel-Komplex

Die Kartoffel ist nach Weizen und Reis die am meisten produzierte Nahrungspflanze der Welt. Auch in Entwicklungsländern gewinnt die Kulturpflanze aufgrund ihres Nährwerts zunehmend an Bedeutung. Doch entgegen ihrer Alltäglichkeit haben die heute angebauten Kulturkartoffeln ein überraschend komplexes Genom. Dies macht es schwierig, Kartoffeln mit traditionellen Züchtungstechniken zu verbessern. Zwischen der ersten Kreuzung zweier Kartoffelpflanzen; und die Vermarktung der endgültigen kommerziellen Sorte kann leicht 10 bis 15 Jahre dauern. Daher wurden im letzten Jahrhundert auf dem Gebiet der genetischen Kreuzung nur bescheidene Fortschritte erzielt. Eigenschaften, die zu einer besseren Krankheitsresistenz, Anpassung an das sich ändernde Klima und höheren Erträgen beitragen.

Hybridzüchtung

Hybridzüchtung kann dies ändern. Die von der genetischen Veränderung getrennte Technik hat bereits zu einer raschen Verbesserung der Kulturpflanzen beigetragen; wie Mais, Tomate, Sorghum, Kohl und Zuckerrübe. Und könnte auch helfen, schnell neue Kartoffelsorten zu entwickeln; die an lokale Bedingungen wie Dürre oder Starkregen angepasst sind. Ein weiterer großer Vorteil ist die Tatsache, dass Hybridkartoffelsorten aus Samen wachsen und nicht aus den traditionellen Pflanzkartoffeln. Das Saatgut ist zudem krankheitsfrei und benötigt nach der Aussaat weniger chemischen Schutz. Saatgut lässt sich auch leichter lagern und zu Kartoffelbauern transportieren, da es viel weniger Platz benötigt als Pflanzkartoffeln.

Kartoffelzucht

Die Züchtung von Hybridkartoffeln basiert auf der Kreuzung diploider Kartoffeln. Jede Zelle enthält zwei vollständige Chromosomensätze (einen von jedem Elternteil) anstelle unserer Kulturkartoffel. Das komplexe Genom besteht aus vier Chromosomensätzen (tetraploid). Im Gegensatz zu gekreuzten tetraploiden Kartoffeln haben alle Nachkommen von gekreuzten diploiden Kartoffeln in Hybridzüchtung genau die gleichen Eigenschaften wie ihre Eltern. Dies ermöglicht eine schnellere und gezieltere Züchtung.

„Um die Möglichkeiten der Hybridkartoffelzüchtung voll auszuschöpfen, mussten wir zunächst das Schlüsselgen für die Selbstkompatibilität in der Kartoffel identifizieren, klonen und charakterisieren. Sli (S-Locus-Inhibitor)“, erklärt Professor für Pflanzenzüchtung Richard Visser von der Wageningen University & Research. (WÜR). „Ein wichtiges Element der Hybridzüchtung ist die Festlegung wünschenswerter Eigenschaften der beiden Elternlinien durch Inzucht. Im Laufe der Evolution haben viele Pflanzen, darunter praktisch alle diploiden Kartoffelarten, Inzucht verhindert, indem sie sich selbst daran gehindert haben, sich selbst zu befruchten, also selbstunverträglich wurden.

Schlüsselgen sli-Gen

Dies kann nun mit dem überwunden werden Sli Gen. Die Möglichkeit der Selbstkompatibilität bei diploiden Kartoffeln als solche und auch ihre Lage auf Chromosom 12 war schon länger bekannt, aber das Gen, das dieses Merkmal kodiert, war bisher unbekannt und noch nicht isoliert und charakterisiert worden. Dank genetischer Analyse und Genomsequenzierung ist dies nun gelungen. Das Sli Gen ist damit der Schlüssel für eine schnelle und effektive Züchtung von neuen diploiden Kartoffeln.“

Ernst-Jan Eggers, Genetiker bei Solynta, erklärt: „Unser Unternehmen nutzte bereits die Sli Gen durch Kreuzung selbst-inkompatibler diploider Linien mit a Sli Genspender bzw. Hoffentlich helfen diese neuen Erkenntnisse auch dabei, neue Varianten des Sli Gen, das bei der Auswahl nach verbessertem Geschmack, effizienter Wassernutzung, Krankheitsresistenz und anderen Eigenschaften hilft, die in unserer sich ständig verändernden Welt wichtig sind. Mit diesem Wissen lernen wir auch mehr über Selbstinkompatibilitätssysteme. Das ist aus grundlagenwissenschaftlicher Sicht wichtig und kann auch die Züchtung anderer Kulturpflanzen derselben Familie wie die Kartoffel, wie Tomaten, Auberginen und Paprika, deutlich voranbringen.“

Naturkommunikation

Die Forschung von Solynta und WUR wird in der Fachzeitschrift beschrieben Nature Communications veröffentlicht  . Solynta und WUR arbeiten seit einiger Zeit zusammen. Nachdem sie nun gemeinsam das Problem der Selbstunverträglichkeit gelöst haben, werden sie sich auf dem Weg zu Kartoffeln, die weniger Pestizide benötigen und widerstandsfähiger gegen die Auswirkungen des Klimawandels sind, auf andere Themen konzentrieren. 

Quelle: WUR und Solynta

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