Genetische Veränderung könnte Tomaten helfen, auch bei Kälte zu wachsen
Forscher in Deutschland und Israel haben einen genetischen Mechanismus bei Tomaten aufgedeckt, der die Blütenentwicklung und Fruchtbildung koordiniert. Diese Erkenntnis könnte zur Entwicklung von Sorten führen, die den Tomatenanbau auf kältere Monate ausweiten und die Zuverlässigkeit der Winterernten erhöhen.
Temperaturextreme stellen eine große Herausforderung für den Tomatenanbau dar: Kälte verringert die Lebensfähigkeit des Pollens und verhindert die Befruchtung, während Hitze nachweislich den Fruchtansatz beeinträchtigt.
Die Studie unter der Leitung von Professorin Naomi Ori und dem Doktoranden Nave Man von der Hebräischen Universität in Zusammenarbeit mit Forschern des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie in Deutschland und der israelischen Landwirtschaftlichen Forschungsorganisation (Volcani-Institut) zeigte jedoch, dass eine Befruchtung möglicherweise gar nicht notwendig ist.
Das Team konzentrierte sich auf ein System, das an der Reaktion der Pflanze auf Auxin beteiligt ist – ein Hormon, das Wachstum und Fortpflanzung reguliert. Mithilfe der CRISPR-Technologie veränderten sie bestimmte Gene, um deren Einfluss auf die Blütenentwicklung und die Fruchtbildung zu untersuchen.
„Sie fanden heraus, dass zwei eng verwandte Gene, SlARF8A und SlARF8B, zusammenwirken, um die Entwicklung der männlichen und weiblichen Fortpflanzungsorgane der Blüte zu koordinieren“, hieß es in einer Pressemitteilung der Hebräischen Universität. „Eines der Gene trägt zudem dazu bei, zu steuern, wann sich die Staubbeutel der Blüte öffnen, um Pollen freizusetzen – ein entscheidender Schritt für eine erfolgreiche Befruchtung.“
Eine bestimmte Kombination ermöglichte es den geneditierten Pflanzen, bereits ohne Befruchtung mit der Fruchtbildung zu beginnen – ein natürlicher Vorgang, der als Parthenokarpie bekannt ist und zu kernlosen Tomaten führt.
„Diese Pflanzen begannen unter allen getesteten Bedingungen früher mit der Fruchtbildung“, erklärten die Forscher. „Unter kalten Winterbedingungen konnten sie Früchte bilden, während die anderen Tomatenpflanzen nur wenige oder gar keine Früchte trugen.“
In Winterversuchen im Gewächshaus produzierten die geneditierten Pflanzen zu Beginn der Vegetationsperiode offenbar mehr als das 18-Fache an Früchten im Vergleich zu den normalen Pflanzen. „Bei der Ernte lieferten sie sechsmal mehr reife Tomaten und das Zehnfache des Gesamtgewichts an reifen Früchten“, hieß es in der Pressemitteilung.
Zudem stellten die Forscher fest, dass die meisten Tomaten an den modifizierten Pflanzen bis zum Ende des Experiments gereift und rot geworden waren, während die meisten Früchte an den nicht modifizierten Pflanzen noch grün waren. Die geneditierten Pflanzen erwiesen sich zudem als kompakter, was bedeutet, dass ein größerer Teil ihrer Energie in die Fruchtbildung floss statt in Stängel und Blätter.
„Unsere Ergebnisse zeigen, wie Tomatenpflanzen ein sorgfältig ausbalanciertes genetisches System nutzen, um die Blütenentwicklung, die Pollenfreisetzung und den Beginn des Fruchtwachstums aufeinander abzustimmen“, sagte Ori. „Das Verständnis dieses Systems könnte uns letztendlich dabei helfen, Kulturpflanzen zu entwickeln, die zuverlässiger Früchte bilden, wenn normale Befruchtung aufgrund der Temperaturen erschwert ist.“
In weiteren Studien soll untersucht werden, wie sich solche genetischen Veränderungen auf Fruchtgröße, Geschmack und Gesamtqualität auswirken und ob solche Sorten das Potenzial für einen kommerziellen Erfolg haben.
