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Züchtung im Extrem-Zeitraffer Neue Tomate durch Genschere geschaffen

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Die neue Zuchttomate (r.) hat verschiedene Domestikations-Merkmale, die sie von der Wildpflanze (l.) unterscheiden: Sie bildet mehr Blüten und trägt entsprechend mehr Früchte, diese sind größer und eiförmig statt rund. Die Zuchttomate enthält mehr Lycopin, was sich durch eine tiefere Rotfärbung des Safts bemerkbar macht, und die Pflanze hat einen kompakteren Wuchs.

(Foto: Agustin Zsögön/Nature Biotechnology/dpa)

Der Vorfahre heutiger Tomatensorten hat zwar sehr aromatische Früchte, aber nur wenige und kleine. Mit einer Genschere machen Forscher die Pflanze kulturtauglich. So könnten Verluste, die in jahrhundertelanger Züchtung entstanden sind, ausgeglichen werden.

Forscher haben aus einer Wildtomate auf direktem Weg eine neue Kulturpflanze geschaffen. Die Sorte habe innerhalb einer Generation verschiedene Nutzpflanzen-Merkmale erhalten, zugleich seien die wertvollen genetischen Eigenheiten des Wildtyps erhalten geblieben, berichtet das Team aus Deutschland, Brasilien und den USA im Fachmagazin "Nature Biotechnology". Verwendet wurde dafür die vor einigen Jahren entwickelte Genschere Crispr/Cas9.

"Die neue Methode erlaubt es uns, bei null anzufangen und einen Domestikationsprozess noch einmal ganz neu zu starten", erklärt der beteiligte Biologe Jörg Kudla von Universität Münster. Die wertvollen Eigenschaften ließen sich bewahren - und gleichzeitig gewünschte Nutzpflanzen-Merkmale in kürzester Zeit erzeugen.

Wünschenswerte Eigenschaften gingen verloren

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So sehen die Tomaten meist aus, die man heute im Supermarkt bekommt.

(Foto: imago/Gottfried Czepluch)

Nutzpflanzen wie Weizen haben einen jahrtausendelangen Züchtungsprozess durchlaufen. Ziel war oft vor allem ein möglichst großer Ertrag. Andere Eigenschaften hingegen gingen verloren - darunter auch solche, die heute wieder als wünschenswert eingestuft werden, wie Holger Puchta, Leiter des botanischen Instituts am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), erklärt. Das betrifft zum Beispiel die Anfälligkeit gegenüber bestimmten Krankheiten, die Toleranz gegenüber Trockenheit und Hitze oder Geschmack und Nährstoffgehalt.

Als Ausgangspunkt ihrer Versuche nutzte das Team um Kudla und Agustin Zsögön von der Universidade Federal de Viços die wilde Tomatenart Solanum pimpinellifolium aus Südamerika, den Vorfahren heutiger Kulturtomaten. Sie hat vergleichsweise wenige und nur erbsengroße Früchte, schmeckt aber aromatischer als moderne Tomatensorten und enthält größere Mengen des als gesund geltenden Radikalfängers Lycopin.

Mit der Genschere Crispr/Cas9 veränderten die Wissenschaftler sechs Gene der Pflanze, die als besonders relevant für die erwünschten Vorzüge von Kulturtomaten gelten. In der Folge wurden die Früchte etwa so groß wie Cocktailtomaten. Ihre Zahl je Pflanze verzehnfachte sich, ihre Form wurde ovaler. Ovale Tomaten platzen weniger schnell auf als runde. Zudem bekamen die Pflanzen einen kompakteren Wuchs, wie die Forscher berichten.

Besonders hoher Lycopin-Gehalt

Demnach gelang es auch, den Lycopin-Gehalt zu verdoppeln, der damit fünfmal so hoch liege wie bei herkömmlichen Cocktailtomaten. "Das ist eine ganz entscheidende Neuerung", sagt Kudla. Züchter hätten sich bislang vergeblich bemüht, den Gehalt bei Kulturtomaten wieder zu erhöhen. In den Fällen, in denen es gelang, sei das auf Kosten des Gehalts an Beta-Carotin gegangen. Dieses habe ebenfalls eine zellschützende Wirkung und sei daher ein wertvoller Inhaltsstoff.

Das Beispiel zeige, welch enormes Potenzial moderne Genom-Editierung dafür habe, Wildpflanzen neu zu domestizieren und für den Menschen nutzbar zu machen, erklären die Forscher. Die gelte nicht nur für bereits genutzte Arten, sondern auch für Pflanzen mit wertvollen Inhaltsstoffen, die mangels Ertrag oder wegen anderer Probleme bisher nicht oder kaum verwendet werden.

"Entscheidender Durchbruch für Nutzpflanzenzucht"

"Diese Arbeit ist tatsächlich ein ganz entscheidender Durchbruch für die Nutzpflanzenzucht, der mich sehr begeistert", sagt der Karlsruher Forscher Puchta, der nicht an der Studie beteiligt war. "Die Arbeit zeigt grundsätzlich, dass es auf einer ganz neuen Ebene möglich ist, die über Jahrtausende in Interaktion mit der Umwelt gebildeten genetischen Ressourcen der Natur für die Landwirtschaft zu nutzen."

Die Genom-Editierung werde es erleichtern, den Gebrauch von Pestiziden zu reduzieren und die negativen Folgen der Erderwärmung abzumildern, ist er überzeugt. Grundsätzlich sei die Technik nichts anderes als Züchtung im Zeitraffer, das Einsatzgebiet sei riesig. "Natürlich muss man dann am erhaltenen Produkt in aller Ruhe überprüfen, ob wirklich alle für den Konsumenten unangenehmen Eigenschaften der Wildpflanze verändert worden sind."

Crispr/Cas - Revolution der Gentechnik

Die 2012 vorgestellte Genschere Crispr/Cas hat eine Revolution der Gentechnik bedeutet, binnen weniger Jahre hat sie Eingang in unzählige Labors gefunden. Sie ermöglicht es unter anderem, Erbgut von Pflanzen und anderen Lebewesen präziser, schneller und günstiger zu verändern als bisher. Mit der Genschere haben Forscher Reis widerstandsfähiger gegen bestimmte bakterielle Erreger gemacht, Mais toleranter gegen Wassermangel und Tomaten früher erntebereit.

Doch gentechnisch manipulierte Pflanzen sind ein Reizthema. Riesiges Potenzial für höhere Erträge sehen die Befürworter, unbekannte Risiken und Vorteile für einige wenige Großkonzerne die Gegner. "Diese Techniken sind so neu, dass man erst einmal genau hinsehen sollte", warnte etwa Dirk Zimmermann von Greenpeace kürzlich. Seien die Pflanzen erst einmal auf den Feldern, könne man sie nicht mehr zurückholen.

Anders als etwa in den USA dürften mit Crispr/Cas veränderte Pflanzen hierzulande in den nächsten Jahren ohnehin kaum eine Rolle spielen. Kaum jemand in Deutschland möchte gentechnisch veränderte Lebensmittel auf dem Teller haben, haben Analysen gezeigt. Bisher gibt es sie daher nur in seltenen Einzelfällen zu kaufen.

Der Europäische Gerichtshof (EuGH) hatte im Juli entschieden, dass Organismen, die mit sogenannten neuen Mutagenese-Methoden wie Crispr erzeugt wurden, unter die EU-Regeln für "Gentechnisch veränderte Organismen" (GVO) fallen. Sie müssen vor der Zulassung auf ihre Sicherheit geprüft werden. Im Supermarkt müssen Lebensmittel, die mit Hilfe dieser Methoden erzeugt wurden, speziell gekennzeichnet sein. Zuvor war unklar, ob diese Vorgaben auch für Crispr-Anwendungen gelten - denn ältere Mutagenese-Verfahren wie die Bestrahlung sind in der EU-Regelung aus dem Jahr 2001 ausgenommen.

Quelle: n-tv.de, Annett Stein, dpa

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