Die Kartoffel ist Grundnahrungsmittel für mehr als 1,3 Milliarden Menschen. Doch trotz dieser weltweiten Relevanz werden kaum noch erfolgreich Kartoffeln 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. 

Genetischer Pool limitiert

Einem Team um Professor Korbinian Schneeberger von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und dem Max-Planck-Institut (MPI) für Pflanzenzüchtungsforschung ist es gelungen, das Genom von zehn historischen Kartoffelsorten zu rekonstruieren – dies könnte die künftige Züchtung deutlich vereinfachen. „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 Chromosomenkopien sehr unterschiedlich sein – bis zu zwanzigmal mehr als beim Menschen. „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 der 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