Die neue Erdnuss hat eine wilde Vergangenheit und eine domestizierte Gegenwart
Forscher graben in der Vergangenheit, um neue Sorten zur Verbesserung der Produktion zu schaffen
Die wilden Verwandten der modernen Erdnusspflanzen haben die Fähigkeit, Krankheiten auf eine Weise zu widerstehen, wie es Erdnusspflanzen nicht können. Die genetische Vielfalt dieser wilden Verwandten bedeutet, dass sie die Krankheiten abwehren können, die die Erdnussernten der Landwirte vernichten, aber sie produzieren auch winzige Nüsse, die schwer zu ernten sind, weil sie sich tief in den Boden eingraben.
Wilde Erdnussvariationen im Labor von David Bertioli und Soraya Leal-Bertioli am Zentrum für angewandte Gentechnik.
Andrew Davis Tucker/UGA
Professor David Bertioli und seine Frau Soraya Leal-Bertioli, Senior Research Scientist, arbeiten gemeinsam mit Erdnusspflanzen in ihren Gewächshäusern am Zentrum für Angewandte Gentechnik.
Andrew Davis Tucker/UGA
David Bertioli und seine Frau Soraya Leal-Bertioli in ihren Gewächshäusern am Zentrum für angewandte Gentechnik.
Andrew Davis Tucker/UGA
Betrachten Sie es als einen genetischen Kompromiss: Während ihrer Evolution verlor die moderne Erdnuss ihre genetische Vielfalt und einen Großteil ihrer Fähigkeit, Pilze und Viren abzuwehren, aber sie gewann Eigenschaften, die die Erdnuss so erschwinglich, nachhaltig und schmackhaft machen, dass Menschen auf der ganzen Welt sie anbauen und essen.
Moderne Erdnusspflanzen entstanden vor 5.000 bis 10.000 Jahren, als zwei diploide Vorfahren (Pflanzen mit zwei Chromosomensätzen) zufällig zusammenkamen und zu Tetraploiden (Pflanzen mit vier Chromosomensätzen) wurden. Während domestizierte Erdnüsse um die Welt reisten und in der Küche von Asien über Afrika bis nach Amerika auftauchen, blieben die wilden Verwandten in Südamerika in der Nähe ihrer Heimat.
In den letzten Jahren haben Forscher an der University of Georgia, insbesondere im Wild Peanut Lab in Athens, die Genetik dieser wilden Verwandten erforscht und detailliert beschrieben, wo diese Resilienzmerkmale in ihren Genomen liegen. Das Ziel war immer, die wilden Arten gut genug zu verstehen, um die vorteilhaften alten Gene zu nutzen - die, die die Verwandten haben, aber die Erdnuss verloren hat - und gleichzeitig die modernen Eigenschaften zu erhalten, die Landwirte brauchen und Verbraucher wollen.
"Die meisten wilden Arten wachsen immer noch in Südamerika", sagt Soraya Leal-Bertioli, die mit ihrem Mann David Bertioli das Wild Peanut Lab leitet. "Es gibt sie an vielen Orten, aber man trifft sie nicht einfach auf der Straße an. Man muss schon das 'Sammlerauge' haben, um sie im Unterholz zu entdecken."
Diese Wildpflanzen können sich in der Natur nicht mehr mit Erdnüssen fortpflanzen, weil sie nur zwei Chromosomensätze haben.
"Die Wilden sind hässliche, entfernte Verwandte, mit denen sich die Erdnuss nicht vermischen will", sagte Leal-Bertioli, "aber wir machen den Matching-Prozess."
Forscher in Athens und Tifton haben erfolgreich einige dieser wilden Arten miteinander gekreuzt, um tetraploide Linien zu schaffen, die mit Erdnüssen gekreuzt werden können. Diese neuen Linien werden den Pflanzenzüchtern genetische Ressourcen liefern, die zu einer Rekordernte von neuen Sorten mit Krankheitsresistenz und erhöhter Nachhaltigkeit führen werden. Die neu freigegebenen Linien werden nicht die Erdnüsse produzieren, die morgen in Ihr PB&J kommen, aber sie sind die Eltern der Pflanzen, die Landwirte in den kommenden Jahren anbauen werden.
Das Journal of Plant Registrations veröffentlichte diesen Monat die Details über die ersten dieser Keimplasma-Linien. Die Linien wurden von einem Team unter der Leitung der Bertiolis erstellt, die Erdnussforschung durch das Institut für Pflanzenzüchtung und Genetik des College of Agricultural and Environmental Science betreiben. Sie leiten auch separate globale Forschungsprojekte für das Feed the Future Innovation Lab for Peanut, ein Projekt der U.S. Agency for International Development zur Steigerung der weltweiten Nahrungsmittelversorgung durch Verbesserung der Erdnuss.
Die von den Bertiolis entwickelten neuen Linien sind resistent gegen die frühe und späte Blattfleckenkrankheit, Krankheiten, die die Erdnussproduzenten in Georgia jährlich 20 Millionen Dollar kosten, sowie gegen den Wurzelknöterich, ein Problem, gegen das nur wenige zugelassene Chemikalien helfen. Sie sind "induzierte Allotetraploide", d.h. sie sind durch eine komplexe Hybridisierung entstanden, die die diploiden Wildsorten in Tetraploide umwandelt.
Der zweite Satz neuer Sorten stammt aus Arbeiten in Tifton unter der Leitung von Ye (Juliet) Chu, einer leitenden wissenschaftlichen Mitarbeiterin im Labor von Peggy Ozias-Akins in der Gartenbauabteilung des CAES. Diese drei Sorten wurden aus fünf Erdnussverwandten gezüchtet und zeigen Resistenz gegen Blattflecken. Eine davon ist auch resistent gegen das Tomatenwelkevirus, eine Krankheit, die bei Erdnuss-Sorten ohne natürliche Resistenz die gesamte Ernte zerstören kann.
Die Schaffung der ersten fruchtbaren Allotetraploiden ist eine Herausforderung, aber dann können Wissenschaftler sie mit Erdnüssen kreuzen und über Generationen hinweg auf die richtigen Eigenschaften selektieren. Pflanzenzüchter können diese Linien aus den wilden Verwandten der Erdnuss nehmen und sie mit der modernen domestizierten Erdnuss kreuzen, um das Beste von beidem zu erhalten - eine Pflanze, die wie eine Erdnuss aussieht und Nüsse mit der Größe und dem Geschmack moderner Sorten produziert, die aber die krankheitsbekämpfenden Fähigkeiten der wilden Art besitzt.
Während Pflanzenzüchter den Wert der Vielfalt der wilden Erdnussarten schon seit Jahrzehnten kennen, konnten sie diese wertvollen Wildgene bis vor kurzem nicht verfolgen. Die Erdnussindustrie in Georgia und anderen Bundesstaaten hat in die Sequenzierung der Erdnuss und der beiden Vorgängerarten investiert, da sie wusste, dass sich die Arbeit zum Verständnis des Erdnussgenoms auszahlen würde. Mit genetischen Markern, die mit Hilfe des Genoms entwickelt wurden, können Züchter nicht nur feststellen, ob eine Pflanze ein gewünschtes Merkmal hat, sondern sie wissen auch, welche Genomregionen für dieses Merkmal verantwortlich sind, und können die DNA-Profilierung mit der traditionellen Feldselektion kombinieren, um den komplexen Prozess der Entwicklung einer neuen Sorte zu beschleunigen.
"Das rationalisiert alles. Man kann eine Kreuzung machen, die 1.000 Samen hervorbringt, aber bevor man sie einpflanzt, kann man ihre DNA profilieren. Auf diese Weise kann man sehen, dass nur 20 dieser Pflanzen ideal für die weitere Züchtung sind. Vor vierzig Jahren musste man sie alle einpflanzen, was den Prozess sehr viel mühsamer machte", so David Bertioli.
Mit der laufenden Arbeit wird das Journal of Plant Registrations die Freigabe von weiterem Erdnuss-Keimplasma mit Resistenz gegen wichtige Krankheiten dokumentieren. Die Freigabe der Linien, zusammen mit den molekularen Markern für ihre vorteilhaften Eigenschaften, versorgt die Erdnuss-Zuchtgemeinschaft mit genetischen Ressourcen, um widerstandsfähigere Pflanzen zu produzieren.
"In der Vergangenheit wussten wir, wo wir hinwollten, aber es war, als ob jeder seine eigene Karte gezeichnet hätte", sagte David Bertioli. "Jetzt ist es so, als hätten wir GPS. (Wissenschaftler) können sich gegenseitig sagen: 'Hier sind meine Koordinaten. What are yours?' And all the data is published."
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Holen Sie sich die Lebensmittel- und Getränke-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.
