Die vollständigen genetischen Codes für Großbritanniens einzigen einheimischen Wildapfel, den europäischen Holzapfel, Malus sylvestris, und vier alte essbare Apfelsorten wurden von Wissenschaftlern sequenziert. Zusammen werden diese hochwertigen Genombaugruppen es Forschern ermöglichen, unser Apfelerbe besser zu verstehen, und dazu beitragen, dass unsere Wildäpfel nicht mehr durch ihre einheimischen Verwandten gekreuzt werden.
Die Genome wurden am Wellcome Sanger Institute im Rahmen des Darwin Tree of Life-Projekts sequenziert, einer Partnerschaft, an der der Royal Botanic Garden Edinburgh und die Royal Botanic Gardens, Kew, beteiligt sind. Das Projekt zielt darauf ab, qualitativ hochwertige Genome für alle Pflanzen, Tiere, Pilze und einzelligen Protisten in Großbritannien und Irland zu produzieren.
Die Apfelgenome sind heute veröffentlicht in Wellcome Open Research.
Der europäische Holzapfel ist wahrscheinlich einer unserer am wenigsten verstandenen und am wenigsten geschätzten einheimischen Bäume. M. sylvestris war eine der Wildarten, aus denen in der Antike unsere heimischen Äpfel hervorgingen. Aber jetzt wird seine genetische Integrität durch Hybridisierung mit weit verbreiteten heimischen Verwandten untergraben. Fast 30 % der erfassten Wildapfelbäume in eine aktuelle Studie stellte sich als hybriden Ursprungs heraus. Es gibt jetzt Forderungen nach einem besseren Schutz in Gebieten im Norden Großbritanniens, wo „reine“ Holzäpfel immer noch in großer Zahl zu finden sind.
„Die Forschung an Wildapfelbäumen in Europa und Großbritannien hat gezeigt, dass die Hybridisierung mit domestizierten Äpfeln weit verbreitet sein kann. Dies kann zur genetischen Erosion des Wildapfels führen, der einen wichtigen Beitrag zu vielen unserer kultivierten Apfelsorten leistet. Zugang zum vollständigen Genom haben beider Arten können wir unser Verständnis dieses Prozesses erweitern und wie er die Zukunft unserer einheimischen Art beeinflussen könnte. Durch das Screening von Hybriden können wir beispielsweise untersuchen, ob bestimmte Gene bevorzugt während der Hybridisierung weitergegeben werden und daher wahrscheinlich langfristig in sie eingebaut werden den genetischen Hintergrund des Wildapfels“, sagt Dr. Markus Ruhsam, Royal Botanic Garden Edinburgh.
Die Genome werden es den Forschern ermöglichen zu sehen, wie einheimische Apfelsorten – kultivierte Sorten – über Jahrhunderte angebaut und durch Großbritannien und Irland transportiert wurden. Wissenschaftler können auch weiter in die Vergangenheit zurückgehen, um ihre evolutionäre Reise von den Bergen Zentralasiens aus zu untersuchen.
Neben dem Wildapfel sequenzierten Wissenschaftler vier Sorten des heimischen Apfels Malus domestica:
Trotz eines reichen Apfelerbes stammen schätzungsweise mehr als 50 % aller in Großbritannien verkauften Äpfel von den Sorten Gala und Braeburn, die nicht in Großbritannien heimisch sind, sondern in Neuseeland entwickelt wurden.
„Großbritannien und Irland haben eine reiche Geschichte des Apfelanbaus, wobei die ersten Äpfel auf unseren Inseln vor über 800 Jahren urkundlich erwähnt wurden. Dies erklärt möglicherweise die bemerkenswerte Vielfalt von rund 2.500 Apfelsorten, die hier entwickelt wurden, von geschätzten 7.500, die weltweit anerkannt sind , auch wenn es in unseren Supermarktregalen nur eine begrenzte Vielfalt gibt.Dennoch eröffnet die große Auswahl an Äpfeln, die vom Darwin Tree of Life-Projekt sequenziert wurden, aufregende Möglichkeiten für neue Entdeckungen, und die Erforschung neuer genomischer Daten kann Biochemikalien mit potenziellem Nutzen für Medikamente und den Menschen aufdecken Gesundheit, was dem bekannten Sprichwort noch mehr Relevanz verleiht: Ein Apfel am Tag hält den Arzt fern“, sagt Dr. Ilia Leitch, Royal Botanic Gardens, Kew.
Um unser Apfelerbe besser zu verstehen, haben Wissenschaftler auch DNA-Sequenzen für mehr als 40 weitere britische und irische Apfelsorten hergestellt. Mithilfe vergleichender Genomik erstellten sie einen Apfelstammbaum, der zeigte, wie Sorten verwandt sind und wie sie in Großbritannien und Irland bewegt wurden. Dies ist besonders interessant für Äpfel, die nicht „echt wachsen“, dh sie produzieren keine identische Pflanze, indem sie nur Kerne pflanzen. Sie müssen stattdessen auf einen anderen Apfelbaum gepfropft werden, eine jahrtausendealte Gartenbautechnik.
Forscher können diese Genome verwenden, um sowohl in die Zukunft als auch in die Vergangenheit zu blicken. Bei wichtigen Kulturpflanzen wie Äpfeln können sie den genetischen Code untersuchen, um in Zukunft bessere und widerstandsfähigere Pflanzen zu schaffen – was im Wesentlichen die Selektionsprozesse beschleunigt, auf die sich Landwirte seit Jahrtausenden verlassen. Dies wird nicht nur dazu beitragen, in Zukunft ansprechendere Früchte zu züchten, sondern könnte sich auch als wichtig erweisen, um die Branche vor Umwelteinflüssen wie dem Klimawandel zu schützen.
Dies könnte die Identifizierung spezifischer Gene für die Resistenz gegen Krankheiten umfassen, die Äpfel betreffen, wie z. B. die als „Schorf“ bekannte Pilzinfektion. Die Forscher hoffen auch, den Gehalt einiger der von Äpfeln produzierten chemischen Verbindungen erhöhen zu können, die mit wichtigen gesundheitsfördernden Vorteilen wie dem Schutz vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen und der Behandlung von Diabetes in Verbindung gebracht werden.
„Durch die Generierung von Genomen für jede in Großbritannien und Irland lebende Lebensform verstehen wir nicht nur unsere Umwelt besser, sondern auch unseren Platz darin. Unsere Landschaft ist von Menschen geformt, und es ist ernüchternd zu erkennen, dass unsere Handlungen nicht nur eine sichtbare Verschlechterung des Lebensraums bewirken, sondern auch eine versteckte genetische Degradation wichtiger Wildarten Genomische Informationen ermöglichen es uns auch, einen Blick in die Vergangenheit wichtiger Nutzpflanzen zu werfen, in die Zukunft der Agrarwissenschaft zu blicken und die heutigen Naturschutzprobleme anzugehen of Life sind leistungsstarke, frei verfügbare Werkzeuge, die uns helfen, die Art und Weise, wie wir Biologie betreiben, zu verändern“, sagt Professor Mark Blaxter vom Wellcome Sanger Institute.