Wenn Sie in Ihrem örtlichen Lebensmittelgeschäft durch den Gang gehen, finden Sie eine schillernde Auswahl an Tomaten , von Kirschen über Trauben, birnenförmige bis hin zu massiven Beefsteaks und knorrigen Erbstücken. Gleiches gilt für Kürbis, Kartoffeln , Gurken und Blattgemüse. Diese Fülle verschiedener Farben, Formen und Größen ist nicht das Ergebnis natürlicher Selektion, sondern menschlicher Selektion.
Über Jahrtausende haben Landwirte und Pflanzenzüchter nützliche Mutationen in Obst und Gemüse entdeckt - schmackhafteres Obst, bessere Erträge, neuartige Formen - und diese Eigenschaften durch herkömmliche Züchtungstechniken erhalten. Der Prozess ist langsam, aber wenn Sie verschiedene Sorten oft genug kreuzen, können Sie möglicherweise etwas Neues und Marktfähiges schaffen, das als eigene Sorte bezeichnet werden kann.
Dieser langsame und stetige konventionelle Züchtungsprozess wird durch die Fortschritte bei der genetischen Kartierung einen großen Schub bekommen. Mit einem Tomaten- oder Gurkengenom in der Hand müssen Pflanzenzüchter nicht Monate warten, bis eine Tomatenpflanze Früchte trägt, um zu wissen, ob die Tomaten birnenförmig oder rund sind. Stattdessen können sie in der DNA eines Sämlings nach verräterischen Markern suchen, die für bestimmte Fruchtformen, -größen und -farben kodieren. Diese Technik der "markergestützten Selektion" verspricht, den traditionellen Pflanzenzüchtungsprozess um Jahre zu verkürzen.
Esther van der Knaap ist führend in der genetischen Forschung, um genau zu untersuchen, wie die DNA einer Pflanze ihre Früchte anweist, lang und mager wie eine Treibhausgurke zu wachsen oder rund und gedrungen wie eine Beefsteak-Tomate. In ihrem Labor an der University of Georgia schneiden Postdocs und Studenten Tomaten in zwei Hälften und legen sie auf einen Flachbettscanner, um die genauen Formen und Größen zu messen, die durch verschiedene genetische Kombinationen erzeugt werden.
In einem am 9. November 2018 in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichten Artikel kündigte van der Knaap die Entdeckung von zwei Genfamilien an, die eine Schlüsselrolle bei der Herstellung von rundem oder langem Obst und Gemüse zu spielen scheinen. Obst und Gemüse sind technisch gesehen die essbaren Organe einer Pflanze, und diese Organe wachsen und entwickeln sich durch Zellteilung.
"Um eine bestimmte Form wie eine lange oder eine runde Form zu erhalten, müssen bestimmte Muster der Zellteilung vorliegen", erklärt van der Knaap. "Entweder teilen sich die Zellen horizontal oder sie teilen sich vertikal."
Das macht Sinn. Je mehr sich die Zellen eines Organs horizontal teilen, indem sie sich in der Mitte aufteilen, desto mehr bauen sie horizontal Gewebe auf und bilden eine dickere, rundere Frucht.
Was van der Knaap und ihre Kollegen im Tomatengenom entdeckt haben, ist ein spezifisches Gen namens OVATE, das anscheinend für die Erzeugung von Proteinen verantwortlich ist, die den Zellen sagen, dass sie sich in einem vertikalen Muster teilen sollen. Wenn sich mehr Zellen von Seite zu Seite teilen, erzeugt das Wachstumsmuster eine längliche Frucht. OVATE ist der Unterschied zwischen einer perfekt runden Kirschtomate und einer birnenförmigen Tomate.
Wilde Tomaten sind wie die in Peru, Ecuador und Mexiko vorkommenden einheimischen Sorten ausnahmslos klein und rund, sagt van der Knaap, was bedeutet, dass birnenförmige und andere längliche Tomaten Mutationen sind, die später auftraten. Bereits in den 1930er Jahren nannten Pflanzenbiologen die Elongationsmutation OVATE, hatten aber keine Ahnung, welchen genetischen Mechanismus dahinter steckt.
Nachdem van der Knaap das OVATE-Protein sowie eine weitere Familie von Proteinen namens TRMs identifiziert hat, die mit OVATE interagieren, bietet es Pflanzenzüchtern, die eine markergestützte Selektion verwenden, ein weiteres Werkzeug. Wenn die Marker OVATE und TRM vorhanden sind, können Sie sicher sein, dass die Frucht länglich ist. Wenn der eine oder andere fehlt, ist es wieder rund. Van der Knaap sagt, dass dies den Züchtungsprozess beschleunigen und es den Züchtern ermöglichen wird, sich auf schwierigere Merkmale wie Ertrag und Schädlingsresistenz zu konzentrieren, die nicht so einfach mit einem oder zwei Genen in Verbindung gebracht werden können.
Die Frage ist nun, ob diese Fortschritte in der Pflanzengenetik bedeuten, dass Ihr Produktgang bald quadratische Tomaten oder pyramidenförmige Kürbisse enthalten wird. Nicht wahrscheinlich, sagt van der Knaap, aber nicht, weil es technisch unmöglich ist. Sie sagt, es gibt Unmengen bizarrer Mutationen im Tomatengenom, die zu verrückt aussehenden Früchten führen. Und da diese Mutationen natürlich vorkommen, können sie im Labor isoliert und repliziert werden.
Aber das Problem mit quadratischen Tomaten und anderen seltsamen Früchten ist zweifach, sagt van der Knaap. Erstens gibt es das GVO-Problem. Wenn Pflanzenzüchter die Gen-Bearbeitung verwenden, um Gene in Lebensmittelpflanzen direkt zu optimieren oder zu ersetzen, werden diese Stämme als GVO betrachtet, und die Menschen werden durch GVO in ihrer Nahrung ausgeflippt.
Zweitens können brandneue Obst- und Gemüseformen einfach böse schmecken.
"Einige Mutationen sind so bizarr, dass kein Züchter sie anbauen würde, weil sie viele andere Probleme haben", sagt van der Knaap. "Sie haben nur wenige Früchte pro Pflanze oder sie schmecken schrecklich, denn wenn Sie eine Frucht in einer wirklich seltsamen Form anbauen, bringen Sie den Hormonhaushalt durcheinander. Sie ist möglicherweise überhaupt nicht sehr saftig und lecker."
Wenn Sie wirklich eine quadratische Tomate anbauen möchten, sagt van der Knaap, stellen Sie einfach eine Schachtel darum, wie es die Japaner mit diesen verrückten quadratischen Wassermelonen tun . "Das wäre eine High-End-Tomate", sagt der Forscher. "Ich weiß nicht, ob ich dafür bezahlen möchte."
Das ist cool
Die Mitarbeiter von Grow Your Heirlooms haben Anweisungen und ein Video zum Anbau einer quadratischen Tomate mit handgefertigten Plastikboxen veröffentlicht.
