Da der Klimawandel weiterhin große Herausforderungen für die Gewährleistung einer nachhaltigen Nahrungsmittelversorgung auf der ganzen Welt darstellt, suchen Wissenschaftler der McGill University nach Möglichkeiten, die Widerstandsfähigkeit und Nährwertqualität von Kartoffeln zu verbessern. Professor Martina Strömvik und ihr Team haben ein Kartoffel-Super-Pangenom erstellt, um genetische Merkmale zu identifizieren, die bei der Produktion der nächsten Super-Knolle helfen können.
Ihre Studie ist im veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
„Unser Super-Pangenom gibt Aufschluss über die genetische Vielfalt der Kartoffel und darüber, welche Arten von genetischen Merkmalen möglicherweise in unsere heutige Nutzpflanze gezüchtet werden könnten, um sie zu verbessern“, sagt Professor Strömvik, der mit Forschern in Kanada, den Vereinigten Staaten und Peru zusammengearbeitet hat. „Es repräsentiert 60 Arten und ist die bisher umfangreichste Sammlung von Genomsequenzdaten für die Kartoffel und ihre Verwandten“, fügt sie hinzu.
Ein Genom ist der vollständige Satz genetischer Anweisungen eines Organismus, die sogenannte DNA-Sequenz, während ein Pangenom darauf abzielt, die vollständige genetische Vielfalt innerhalb einer Art zu erfassen, und ein Super-Pangenom auch mehrere Arten umfasst.
Stellen Sie sich eine krankheitsfreie und dürre- oder frostsichere Kartoffel vor
Die Kartoffel ist für viele Menschen auf der ganzen Welt ein Grundnahrungsmittel – und im Hinblick auf den menschlichen Verzehr ist sie nach Reis und Weizen eine der wichtigsten Nahrungspflanzen weltweit. „Wildkartoffelarten können uns viel darüber lehren, welche genetischen Merkmale für die Anpassung an den Klimawandel und extreme Wetterbedingungen, die Verbesserung der Ernährungsqualität und die Ernährungssicherheit von entscheidender Bedeutung sind“, sagt Professor Strömvik.
Um das Kartoffel-Pangenom aufzubauen, nutzten die Forscher Supercomputer, um Daten aus öffentlichen Datenbanken zu verarbeiten, darunter Genbanken in Kanada, den Vereinigten Staaten und Peru.
Laut den Forschern kann das Pangenom zur Beantwortung vieler Fragen zur Entwicklung dieser wichtigen Nutzpflanze genutzt werden, die vor fast 10.000 Jahren von indigenen Völkern in den Bergen im Süden Perus domestiziert wurde. Es könnte auch dazu verwendet werden, bestimmte Gene zu identifizieren, um mithilfe traditioneller Züchtungs- oder Genbearbeitungstechnologien einen Super-Spud zu erzeugen.
„Wissenschaftler hoffen, etwas zu entwickeln, das verschiedene Formen von Krankheiten abwehren und extremen Wetterbedingungen wie viel Regen, Frost oder Dürre besser standhalten kann“, sagt Professor Strömvik.
Mehr Informationen:
Ilayda Bozan et al.: Pangenomanalysen zeigen den Einfluss transponierbarer Elemente und Ploidie auf die Evolution von Kartoffelarten. Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2023). DOI: 10.1073/pnas.2211117120