Wilde Tomaten lassen sich nicht stressen

In einem groß angelegten internationalen Kooperationsprojekt ist es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der RWTH und des Max-Planck Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie in Golm gelungen, das Erbgut der wilden Tomate „Solanum pennellii“ zu entschlüsseln. Die Ergebnisse wurden in der renommierten internationalen Zeitschrift „Nature Genetics“ unter dem Titel „The genome of the stress-tolerant wild tomato species Solanum pennellii“ veröffentlicht und liefern die Grundlagen für die zukünftige Tomatenzüchtung.

 

Im Laufe der Domestizierung und intensiven Züchtung der Tomate (Solanum lycopersicum) sind Resistenzen gegen Schädlinge, Krankheiten und Trockenheit verloren gegangen. Im Gegensatz dazu besitzen wilde Arten noch eine große genetische Diversität und sind daher für die Forschung zur Optimierung von Widerstandskraft und Inhaltsstoffen von Tomaten und anderer, verwandter Nutzpflanzen, zum Beispiel der Kartoffel, von großem Interesse.

Solanum pennellii ist in der Anden-Region Südamerikas heimisch, wo sie an trockenen, steinigen Hängen und sandigen Gebieten wächst. Sie zeichnet sich durch eine ausgesprochene Stresstoleranz gegenüber Trockenheit und Schädlingen aus. Mit Hilfe von Einkreuzung in die domestizierte Tomate konnten bereits einige Eigenschaften, wie Ertrag, chemische Zusammensetzung und Stresstoleranz verbessert werden. Wegen der fehlenden Informationen über die Genomsequenz der Solanum pennellii war bisher nur wenig über die Gene bekannt, die für die Ausprägung dieser Merkmale verantwortlich sind.

Das Konsortium aus Forscherteams von internationalen Universitäten und Forschungseinrichtungen wurde von Björn Usadel der RWTH und Alisdair Fernie vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie geleitet. In Kooperation mit dem Forschungszentrum Jülich stellte die Arbeitsgruppe von Björn Usadel das Material als Grundlage für die Sequenzierung bereit. Außerdem waren die Bioinformatiker für die Entschlüsselung der DNA-Sequenz und für die Gen-Vorhersage verantwortlich. „Mittels statistischer Analysen konnten wir Transposons, so genannte springende Gene, identifizieren. Sie besitzen eine mögliche Rolle für die Stresstoleranz der wilden Tomate. Vergleichende Analysen der genetischen Ausstattung der domestizierten Tomate mit ihren wilden Verwandten ergaben Hinweise auf einen komplexeren Sekundärstoffwechsel und genauere Einblicke in die Anpassungsmechanismen an verschiedene Stressbedingungen der Solanum pennellii“, sagt Professor Usadel.

Ihre nun bekannte Genomsequenz wird einen Beitrag zur Grundlagenforschung und angewandten Forschung leisten und dabei helfen, die Beziehung zwischen Eigenschaften und den entsprechenden Genen aufzudecken. Die ermittelten Sequenzen eröffnen Einblicke in die Anpassung der wilden Tomate an verschiedene Umweltbedingungen und der Entwicklung von Stresstoleranz. „Mit Hilfe der erhaltenen genetischen Information können die molekularen Grundlagen bestimmter Merkmale zukünftig schneller und genauer charakterisiert werden. Somit bilden sie die Basis einer deutlich schnelleren und effizienteren Züchtung zur zukünftigen Verbesserung unserer Kulturpflanzen und damit auch unserer wichtigsten Nahrungsquellen“, betont Björn Usadel.