Den Kartoffel-Genen auf der Spur
An der Heinrich-Heine-Universität startet das Projekt „Potato Tools.“
DÜSSELDORF (RP) Die Kartoffel ist weltweit die drittwichtigste Kulturpflanze. Mehrere Tausend unterschiedliche Sorten sind bekannt. Sie gezielt durch Züchtung zu verbessern ist aber aufgrund verschiedener Faktoren schwierig. Im Projekt „Potato Tools“wollen Biologen der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) um Delphine Van Inghelandt und Benjamin Stich Werkzeuge entwickeln, um gezielt bessere Kartoffelsorten zu züchten. Das am Institut für Quantitative Genetik und Genomik der Pflanzen sowie an Züchtungsunternehmen angesiedelte und von der HHU koordinierte Projekt hat, inklusive Eigenanteilen, ein Gesamtvolumen von 2,7 Millionen Euro.
Aufgrund der Bedeutung der Kartoffel für die Ernährung und für die Wirtschaft – Kartoffeln dienen unter anderem der Stärkeproduktion – ist es notwendig, spezielle neue Sorten zu züchten, die zum Beispiel resistent gegen Pflanzenkrankheiten sind, die man wandelnden Anbauund Umweltbedingungen anpasst oder die einen höheren Nährstoffgehalt haben.
Das gestaltet sich aber bei Solanum tuberosum – so der wissenschaftliche Name der Kartoffel – besonders schwierig. Denn ihre weltweite Vielfalt täuscht darüber hinweg, dass sie aufgrund verschiedener genetischer und biologischer Faktoren schwer durch klassische Züchtung verbessert werden kann. Dies liegt zum einen an einer Besonderheit ihres Erbgutes. Der Mensch zum Beispiel hat einen doppelten Chromosomensatz. Das bedeutet, vereinfacht ausgedrückt, dass sich bei der Fortpflanzung immer je zwei Versionen eines Genortes miteinander kombinieren können. Die Kulturkartoffel besitzt jeweils vier Chromosomensätze. Das bedeutet, dass bei der Kartoffel an jedem Genort vier verschiedene Versionen (Allele) vorliegen können. Dies macht es für Genetiker erheblich schwieriger, die leistungsfähigste Kombination der Erbanlagen zu erstellen. Außerdem haben Kartoffeln – im Gegensatz zu anderen Kulturpflanzen wie Mais, Weizen oder Gerste – eine geringere Zahl von Knollen, die pro Pflanze geerntet werden kann. Dies verlangsamt den Züchtungsfortschritt, weil zumeist erst gegen Ende eines Züchtungszyklus die ökologisch spannenden Eigenschaften erfasst werden können.
Das HHU-Team um Benjamin Stich koordiniert das mit Bundesmitteln geförderte Projekt „Potato Tools“, bei dem Werkzeuge für die „Genomische Selektion“(GS) bei Kartoffeln erforscht werden sollen. Mit den im Projekt entwickelten Methoden soll es möglich werden, das genetische Potenzial zukünftiger Sorten unter Einbezug von tausenden im Erbgut verteilten molekularen Markern vorherzusagen.
Um mittels GS gewünschte Eigenschaften erfolgreich selektieren zu können, fehlen bislang wichtige genomische Grundlagen und erkenntnisse. Ebenfalls ist noch unklar, wie der Ablauf von Kartoffelzüchtungsprogrammen verändert werden muss, um die Vorteile der GS optimal zu nutzen. Alle diese offenen Fragen will das Projekt „PotatoTools“angehen. Am Ende sollen allgemein anwendbare Werkzeuge und Methoden entstehen.