Die genetische Vielfalt alter Kartoffelsorten stößt derzeit auf überraschend großes Interesse bei Wissenschaftlern aus München. Obwohl die Kartoffel weltweit mehr als 1,3 Milliarden Menschen ernährt, blieben in der Züchtung bislang wirkliche Durchbrüche aus. Viele der aktuell verbreiteten Sorten wurden bereits vor Jahrzehnten entwickelt. Ursache dafür könnte das besonders komplexe Erbgut der Kartoffel sein, das pro Zelle nicht wie üblich zwei, sondern vier komplette Genome enthält.
Einer Forschungsgruppe von der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München und dem Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtung ist es gelungen, die genetischen Strukturen historischer europäischer Kartoffelsorten zu entschlüsseln. Die Ergebnisse ihrer Untersuchungen wurden nun in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht. Dabei rekonstruierten die Wissenschaftler zunächst das Erbgut von zehn ausgewählten alten Kartoffelsorten. Mithilfe dieser Erkenntnisse wird es künftig einfacher und deutlich schneller möglich sein, weitere Kartoffelgenome zu erforschen.
Das Münchner Forschungsteam arbeitete eng mit Kollegen der niederländischen Universität Wageningen, des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik (IPK) sowie der Xi’an Jiaotong Universität in China zusammen. Untersucht wurden historische Kartoffelsorten, die bereits im 18. Jahrhundert in Europa angebaut wurden. Diese Zeit war der Startpunkt vieler europäischer Züchtungsprogramme. Ziel der Wissenschaftler war es, besser zu verstehen, wie groß die genetische Vielfalt dieser historischen Kartoffeln tatsächlich ist, erklärte Korbinian Schneeberger, Leiter des Forscherteams von der LMU.
Die Untersuchungen zeigten jedoch, dass die genetische Vielfalt relativ gering ist. Tatsächlich enthalten bereits die zehn untersuchten Kartoffelsorten rund 85 Prozent der genetischen Merkmale, die heute in modernen europäischen Kartoffeln vorhanden sind. Verantwortlich dafür sind vermutlich sogenannte Flaschenhals-Ereignisse. Viele der ursprünglich im 16. Jahrhundert aus Südamerika eingeführten Kartoffelvarianten scheiterten aufgrund klimatischer Bedingungen und Krankheiten. Ein bekanntes Beispiel dafür ist die Kartoffelfäule, die Mitte des 19. Jahrhunderts insbesondere in Irland zu katastrophalen Hungersnöten führte und den genetischen Pool weiter reduzierte.
Ein weiterer wichtiger Befund der Studie war, dass einzelne Bereiche des Kartoffelgenoms erheblich voneinander abweichen können. Die Ursache dieser enormen genetischen Unterschiede liegt wohl darin, dass bereits vor etwa 10.000 Jahren indigene Völker Südamerikas durch gezielte Auswahlverfahren die Kartoffel domestiziert haben.
Abschließend entwickelten die Wissenschaftler eine neue Methode, mit der sich die Genome von etwa 2.000 Kartoffelsorten analysieren lassen, die aktuell in der Europäischen Union registriert sind. Statt jeweils komplette Genome aufwendig zu rekonstruieren, vergleichen die Forscher jetzt relativ einfach zu erzeugende genetische Daten mit bereits bekannten Referenzgenomen. So können sie schnell bestimmen, welche genetischen Bestandteile in einer Sorte vorliegen. Diese Technik wurde beispielhaft an der bekannten Sorte „Russet Burbank“ getestet, einer der am häufigsten verwendeten Sorten für Pommes frites, die bereits seit 1908 kultiviert wird.
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