PflanzengenomDer Tomaten-Code ist geknackt

Was macht die Tomate saftig, süß und robust? Auf der Suche nach Antworten haben Forscher das Erbgut der roten Frucht entziffert. Nun müssen sie es verstehen lernen. von 

Was macht die Tomate zur Tomate und nicht zur Kartoffel? Ein Unterschied von gerade einmal 8 Prozent in ihrer Erbinformation. "Die Familie der Nachtschattengewächse ist besonders", sagt Heiko Schoof von der Universität Bonn . "Erstaunlich ist die Vielfalt an Nahrungsmitteln und Nutzpflanzen, die aus ihnen hervorgegangen ist." Neben Tomate und Kartoffel zählt etwa auch die Aubergine, Paprika oder Tollkirsche dazu. Ihren Verwandtschaftsverhältnissen spürt der Pflanzenbioinformatiker nach. Helfen soll die Genetik.

Und die liefert eine Unmenge an Daten. Das zeigt Schoof zusammen mit mehr als 300 weiteren Wissenschaftlern im Magazin Nature : Hier präsentieren die Forscher nun das vollständig sequenzierte Erbgut der Tomatensorte "Heinz 1706" . Nach dem Kartoffel-Code, den Genetiker bereits 2011 knackten , erhoffen sich Forscher nun weitere genetische Grundlagen. "In den Daten liegt ein ungeheurer Schatz an Ressourcen, die viele auch züchterisch nutzen möchten", sagt Heiko Schoof. Mit der Genomsequenz besitzen die Forscher nun erstmals die Folge der Grundbausteine des Tomatenerbguts. Nun müssen sie allerdings noch darin lesen lernen.

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Rund 35.000 Gene zählt das Tomatengenom. Darin verschlüsselt finden sich die Baupläne für die Größe der Frucht, ihr Wachstum, ihre Fleischigkeit, Zuckergehalt bis hin zur Stabilität ihrer Schale. Alles Dinge, die Züchter bereits beeinflusst haben. Schließlich muss die Tomate besonders gut zu lagern und zu transportieren sein und bei der Ernte sollte sie auch nicht platzen.

Das Tomatengenom zu Zeiten der Dinosaurier

Die Einkreuzungen von Wildsorten in die Heinz 1706 haben in den vergangenen Jahrzehnten ihre Spuren im Genom hinterlassen. Doch die genetische Vielfalt der Tomate liegt weitaus länger zurück, in der Zeit vor rund 60 Millionen Jahren, als die Dinosaurier noch den Planeten bewohnten, ehe sie – erdgeschichtlich gesehen – kurz darauf ausstarben. Das Tomatengenom, so haben es die Forscher zurückverfolgt, verdreifachte sich zu dieser Zeit. Einige der vor Urzeiten kopierten und erhalten gebliebenen Gene steuern bis heute, wie die Tomate reift, sich festigt und färbt.

Sven Stockrahm
Sven Stockrahm

Sven Stockrahm ist Redakteur im Ressort Wissen bei ZEIT ONLINE. Seine Profilseite finden Sie hier.

"Die Triplikationen könnten der treibende Faktor der Anpassung gewesen sein", sagt der Genetiker Schoof. Ähnliche Kopiensätze von Genen finden sich auch in anderen Pflanzengenomen. Sie könnten am Ende der Ära der Dinosaurier verantwortlich gewesen sein, dass sich innerhalb weniger Millionen Jahre unzählige Pflanzenarten entwickelt haben.

Mit ihren Tomatendaten stehen die Forscher erst am Anfang. "Der Vergleich mit anderen Nachtschattengewächsen soll zeigen, wie der oft gemeinsame und sehr ähnliche Satz an Genen zu so unterschiedlichen Pflanzenformen führen konnte", sagt Schoof. Die Familie der Nachtschattengewächse bildet eine der Grundfesten in der Agrarwirtschaft. Sie werden als Nahrungsmittel, Gewürze oder auch als Lieferanten für Arzneimittel angebaut. "Unser Ziel ist auch die Frage, wie wir das genetische Verständnis der Pflanzenvielfalt nutzen können, um die Bedürfnisse der Gesellschaft nachhaltig erfüllen zu können."

Die Gemüse-Codes könnten in Zukunft entscheidend werden, wenn es darum geht, Nutzpflanzen robuster gegen Schädlinge, Trockenheit und Krankheit zu machen. Als die Tomate im 16. Jahrhundert Europa erreichte, ging äußerlich vieles davon verloren: Kaum mehr als eine Handvoll Sorten wurde importiert und kultiviert. Durch intensive Züchtung verkümmerte die genetische Vielfalt. Dabei gibt es in Lateinamerika, der Heimat vieler Nachtschattengewächse, noch Hunderte verschiedener Tomaten. Ihre Geheimnisse gilt es zu entdecken und zu bewahren.

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Leserkommentare
  1. Die Kosten für Sequenzierungen sinken in einem atemberaubenden Tempo und halbieren sich alle fünf Monate. Bereits dieses Jahr wird der Preis für die Sequenzierung eines menschlichen Genoms unter die Marke von 1000$ fallen.

    Nachrichten wie diese wird es zugleich zukünftig immer seltener geben, weil DNA-Sequenzierungen zunehmend zu einer Selbstverständlichkeit werden.

    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    Deshalb musste ich bei der Überschrift etwas schmunzeln. Denn "geknackt" ist da noch lange nichts, solange man nur den reinen Datenberg aus den Fragmenten der Sequenzierung reassembliert hat. ganz im Gegenteil, jetzt geht es erst richtig los: Gene müssen identifiziert werden, was bei Eukaryoten mit ihren Intronsequenzen gar nicht so einfach ist und dann dürfen ein paar arme Wissenschaftler viel Zeit mit der Annotation des Genoms verbringen (mMn einer der langweiligsten Jobs im Biotechsektor).
    Und danach weiß man so ungefähr, wie das Wichtigste in so einem Organismus abläuft.
    Mit Sicherheit gibt es aber noch weitere, unentdeckte Funktionen (insbesondere) bei den Intronsequenzen.
    Die Angabe "8% Unterschiede" macht für mich aber leider nur wenig Sinn, aus folgenden Gründen:
    1. gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, Ähnlichkeiten zu berechnen - mit unterschiedlichen Ergebnissen natürlich.
    2. können ein paar Mutationen an der richtigen Stelle, ganz neue Funktionen bewirken oder aber auch die Überlebensfähigkeit des Organismus vollkommen einschränken, sodass die Abbildung von Sequenzähnlichkeit auf eine einzelne Zahl keine brauchbaren Informationen liefert.

    @3: Ich dachte, die ultimative Frucht wäre die "Tomacco" :-).

  2. Die gemeine Holland-Tomate unterscheidet sogar nur ein Prozent von der Holland-Kartoffel. Und das liegt nur noch an der Farbe!

    4 Leserempfehlungen
    • keibe
    • 30. Mai 2012 20:18 Uhr

    "Was macht die Tomate zur Tomate und nicht zur Kartoffel?"

    Jenseits aller Genetik würde ich vermuten: die Biene (nicht ganz, passt aber gerade). Denn wenn die sich mal zwischen Kartoffel und Tomate verfliegt, gibts die Tomoffel:

    http://ibiber.de/s9y_ibib...

  3. Deshalb musste ich bei der Überschrift etwas schmunzeln. Denn "geknackt" ist da noch lange nichts, solange man nur den reinen Datenberg aus den Fragmenten der Sequenzierung reassembliert hat. ganz im Gegenteil, jetzt geht es erst richtig los: Gene müssen identifiziert werden, was bei Eukaryoten mit ihren Intronsequenzen gar nicht so einfach ist und dann dürfen ein paar arme Wissenschaftler viel Zeit mit der Annotation des Genoms verbringen (mMn einer der langweiligsten Jobs im Biotechsektor).
    Und danach weiß man so ungefähr, wie das Wichtigste in so einem Organismus abläuft.
    Mit Sicherheit gibt es aber noch weitere, unentdeckte Funktionen (insbesondere) bei den Intronsequenzen.
    Die Angabe "8% Unterschiede" macht für mich aber leider nur wenig Sinn, aus folgenden Gründen:
    1. gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, Ähnlichkeiten zu berechnen - mit unterschiedlichen Ergebnissen natürlich.
    2. können ein paar Mutationen an der richtigen Stelle, ganz neue Funktionen bewirken oder aber auch die Überlebensfähigkeit des Organismus vollkommen einschränken, sodass die Abbildung von Sequenzähnlichkeit auf eine einzelne Zahl keine brauchbaren Informationen liefert.

    @3: Ich dachte, die ultimative Frucht wäre die "Tomacco" :-).

    5 Leserempfehlungen
    Antwort auf "Sequenzierungen"
  4. Ich erinnere mich, als es hieß, man habe den Code für das Matschig werden der Tomaten geknackt und es gebe nun keine matschiggen Tomaten mehr...

    • Mejan
    • 31. Mai 2012 1:05 Uhr

    Ich würde sagen; Sonne, natürlich gedüngte Erde, und vor allem die Tatsache, das sich alle mögliche Experten aus dem Thema raus halten.

    7 Leserempfehlungen
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    • quax74
    • 31. Mai 2012 10:25 Uhr

    Dann gäbe es keine robusten Biotomaten (das was Sie wohl kaufen) und der glückliche Biogärtner müsste noch mehr Kupferpestizide gegen Phytophtora spritzen.

    • c2j2
    • 31. Mai 2012 6:43 Uhr

    Di-Hydroxy-Monoxid.

    Merkwürdig: das ist zu 100% identisch zur Holland-Gurke (vllt auch zur Tulpe? Das hat bestimmt noch nie jemand zu entschlüsseln versucht).

    • quax74
    • 31. Mai 2012 10:25 Uhr

    Dann gäbe es keine robusten Biotomaten (das was Sie wohl kaufen) und der glückliche Biogärtner müsste noch mehr Kupferpestizide gegen Phytophtora spritzen.

    Eine Leserempfehlung

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  • Quelle ZEIT ONLINE
  • Schlagworte Agrarwirtschaft | Arzneimittel | Dinosaurier | Erbgut | Ernte | Lateinamerika
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