Analyse von Wildtomatenlinien klärt genetische Basis von Fruchtmerkmalen und Pathogenreaktion

Wildtomaten stellen einen wertvollen Genpool für agronomisch und ernährungsphysiologisch wichtige Merkmale dar. Dazu gehören z. B. eine bessere Anpassung an widrige Umgebungsbedingungen oder die Resistenz gegen bestimmte Krankheitserreger. Während der Domestikation der Kulturtomaten sind diese oft verloren gegangen.


Die Vielfalt macht den Unterschied - auch bei Tomaten. Foto © IPK

Ein internationales Forscherteam, zu dem Wissenschaftler des IPK und des Weizmann-Institutes für Wissenschaften in Israel gehörten, nutzte eine Introgressionspopulation einer wildwachsenden und einer domestizierten Tomate, um die Übertragung und Wirkung von Merkmalen aus der wildverwandten Tomate im Detail zu untersuchen.

Die Ergebnisse, die heute im Magazin "Nature Genetics" veröffentlicht worden sind, zeigen transkriptionelle und biochemische Veränderungen, die mit der Einführung von „wilden“ Genen in die Kulturtomaten einhergehen. Untersucht wurden dabei auch Schlüsselgene für wichtige Stoffwechselwege mit ernährungsphysioloigischer Relevanz oder einer Resistenz gegen den weit verbreiteten Pilzerreger Botrytis cinerea. Die Domestizierung und anschließende intensive Züchtung der Tomate hatte Einfluss auf die Fruchtreifung und wichtige Stoffwechselwege.

Moderne Tomatensorten weisen viele gewünschte Merkmale auf, die unter anderem die Beschaffenheit der Früchte, die Fruchtgröße und deren Pigmentierung, aber auch Aromen und damit einhergehende geschmackliche Veränderungen betreffen. Gleichzeitig führte die kontinuierliche Selektion durch die Züchtung zu einer reduzierten genetischen Vielfalt und Eliminierung wichtiger Fruchteigenschaften, etwa in Bezug auf die Robustheit der Pflanzen gegen Trockenstress oder Pathogene.

In der vorliegenden Studie nutzten die Wissenschaftler genetische Ressourcen in Kombination mit multimodalen Methoden für eine tiefgreifende molekulare und phänotypische Charakterisierung - eine integrative QTL-Analyse. QTL sind quantitative Merkmalsausprägungen (Quantitative Trait Loci), die mit definierten Regionen im Genom korreliert sind, also eine statistische Wahrscheinlichkeit von Genfunktionen in einem chromosomalen Bereich. Die in der Studie untersuchte Population umfasste 580 Introgressionslinien, die im Labor von Prof. Dani Zamir von der Hebräischen Universität in Jerusalem entwickelt wurden. Jede dieser Linien trägt ein kleines Fragment der Wildtomate Solanum pennellii im Hintergrund der Kulturtomatensorte „M82“.

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Quelle: Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)

Veröffentlichungsdatum: 06.10.2020