Die Kartoffel ist Grundnahrungsmittel für mehr als 1,3 Milliarden Menschen. Doch trotz dieser weltweiten Relevanz werden kaum noch erfolgreich Kartoffeln gezüchtet gezüchtet – vor allem wegen ihres komplexen Genoms, das vierfache anstelle der üblichen zweifachen Chromosomensätze enthält, was die klassische Züchtung erschwert. Dies ist eine Gefahr für die Ernährungssicherheit, denn viele der alten Sorten sind anfällig für Krankheiten und nicht an Klimaveränderungen angepasst. Nun berichten Forschende der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) im Fachmagazin Nature, dass sie das Genom von zehn historischen Kartoffelsorten rekonstruieren konnten und damit künftige Züchtung vereinfachen. An der Studie beteiligt waren die Universität Wageningen, das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Groß Lüsewitz und die Xi’an Jiaotong University in China.

Genetischer Pool limitiert

Das Forschungsteam schaute sich Kartoffeln aus dem 18. Jahrhundert an, denn zu dieser Zeit starteten die europäischen Züchtungsprogramme. „Wir wollten verstehen, wie viel Vielfalt in diesen Kartoffeln vorhanden war, um so zu verstehen, wie hoch das genetische Potenzial unserer Kartoffeln ist“, sagt Studienleiter Korbinian Schneeberger. Es zeigte sich, dass der genetische Pool stark limitiert ist. Die zehn untersuchten Sorten decken bereits 85 % der genetischen Variabilität aller modernen europäischen Kartoffelsorten ab. Gleichzeitig können einzelne Chromosomen-Kopien sehr unterschiedlich sein. „Weil der Genpool so limitiert ist, gibt es zwar nicht viele unterschiedliche Chromosomen, aber wenn die Chromosomen unterschiedlich sind, dann in einem Ausmaß, wie wir es bei domestizierten Pflanzen noch nie gesehen haben.“

Effiziente Analyse der Genome

Die Forschenden haben zudem eine Methode entwickelt, mit der sich die Genome von rund 2.000 in der EU registrierten Kartoffelsorten effizient analysieren lassen. Dabei werden leicht zu generierende Daten mit den rekonstruierten Genomen verglichen, um die vorhandenen Chromosomen einer Sorte zu bestimmen. Die Wirksamkeit des Verfahrens konnte erfolgreich am Beispiel der Russet Burbank, der Standardsorte für Pommes frites, demonstriert werden. Laut Schneeberger schafft dieses Wissen über Genomsequenzen eine entscheidende Grundlage für moderne und zukünftige Züchtungsstrategien.

lh