Von wilden Verwandten bis hin zu Supertomaten: Neues genetisches Potenzial entdecken

Die Tomatenzüchtung stützte sich in der Vergangenheit auf einen schmalen Genpool, was zu einem Rückgang der Vielfalt und dem Verlust wertvoller Merkmale führte. Herkömmliche Methoden und biparentale Populationen können das Potenzial wildlebender Verwandter nicht voll ausschöpfen, was die Verbesserung von Merkmalen wie Fruchtgröße, Krankheitsresistenz und Anpassungsfähigkeit vor Herausforderungen stellt. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, sind umfassende genetische Ressourcen, die verschiedene Allele von Wild- und Unkrauttomaten integrieren, unerlässlich, um neue Gene zu entdecken und die Züchtungseffizienz zu verbessern.

In Zusammenarbeit mit ENEA entwickelten Forscher der Universitat Politècnica de València eine achtfache MAGIC-Tomatenpopulation (Advanced Generation Multiparental Intercross), die Solanum lycopersicum var. Cerasiforme und Solanum pimpinellifolium.

Veröffentlicht in Gartenbauforschung Studie vom 3. Juni 2024 zeigt, wie diese Population dabei hilft, Gene zu identifizieren, die mit Schlüsselmerkmalen verbunden sind. Durch die Kreuzung von acht Gründern mit unterschiedlichem genetischem Hintergrund schuf das Team 354 genotypisierte Linien, überbrückte die Lücke zwischen Wild- und Kulturtomaten und stellte den Züchtern ein leistungsstarkes Werkzeug zur Pflanzenverbesserung zur Verfügung.

Die MAGIC (ToMAGIC)-Tomatenpopulation umfasst 354 Linien, die aus acht verschiedenen Gründerlinien von Wild- und Unkrauttomaten stammen und 6.488 hochwertige SNPs ergeben. Die Phänotypisierung identifizierte Zusammenhänge mit Merkmalen wie Fruchtgröße, Blattmorphologie und Pigmentierung.

Das WUSCHEL-Gen wurde insbesondere mit der Anzahl der Fächer, einem entscheidenden Merkmal bei der Domestizierung, in Verbindung gebracht, während das FW2.2-Gen mit dem Fruchtgewicht in Verbindung gebracht wurde. Dominante Wildallele bieten Potenzial für Verbesserungen bei Kultursorten. Außerdem wurde eine neuartige Mutation im SlMYB-ATV-Gen entdeckt, die die Anthocyanproduktion insbesondere in kälteadaptierten Gründerstämmen beeinflusst. Diese Ergebnisse unterstreichen die Rolle von ToMAGIC bei der Entdeckung genetischer Variationen, die für die Entwicklung resistenter und produktiver Tomaten entscheidend sind.

„Die ToMAGIC-Population stellt einen großen Fortschritt in der Tomatengenetik dar“, sagte Dr. Santiago Vilanova, leitender Forscher der Studie an der Polytechnischen Universität Valencia. „Durch die Integration von Wild- und Unkrautverwandten haben wir eine Ressource geschaffen, die nicht nur unerforschte genetische Vielfalt nutzt, sondern auch unsere Fähigkeit verbessert, Gene zu entdecken und zu validieren. Dieser Fortschritt ermöglicht es uns, genetische Einschränkungen zu überwinden und überlegene Tomatensorten mit verbesserten Eigenschaften zu entwickeln. »

Die ToMAGIC-Population verfügt über ein beträchtliches Potenzial für die Tomatenzüchtung und bietet einen Weg zur Integration wilder genetischer Vielfalt in Zuchtprogramme. Es ermöglicht die Identifizierung neuer Gene, die Schlüsselmerkmale steuern, und ermöglicht so die Schaffung resistenter und ertragreicher Tomatensorten. Über die Forschung hinaus kann ToMAGIC die Züchtung von Elitelinien für die kommerzielle Züchtung direkt beeinflussen, die Pflanzenleistung in unterschiedlichen Umgebungen verbessern und die wachsende Nachfrage nach höherer landwirtschaftlicher Produktivität erfüllen.