Neue Traubenhybriden: Forscher vereinen Muscadine und Vitis vinifera

Auch Vitis vinifera - die Art, die von den meisten Menschen als Tafeltrauben gegessen und als Wein getrunken wird - hat viele Eigenschaften, die für Muscadines wünschenswert sind, wie z. B. eine dünnere Schale, eine knackigere Textur und Kernlosigkeit. Die erfolgreiche Kombination von Merkmalen dieser beiden Rebsorten ist aufgrund der unterschiedlichen Anzahl von Basischromosomen eine Herausforderung.

Mit Unterstützung eines 7-Millionen-Dollar-Zuschusses des Nationalen Instituts für Ernährung und Landwirtschaft des US-Landwirtschaftsministeriums arbeitet ein 32-köpfiges Team aus dem ganzen Land daran, diese beiden Traubenarten zusammenzubringen und diese hochwertige Obsternte zu verbessern. Im Jahr 2022 gab es in den Vereinigten Staaten fast 1 Million Hektar Traubenanbaufläche, auf der Trauben für den Frischmarkt und die verarbeitende Industrie im Wert von 6,5 Milliarden Dollar produziert wurden.

"Through the Grapevine: Developing Vitis x Muscadinia Wide Hybrids for Enhanced Disease Resistance and Quality" vereinigt Wissenschaftler aus 12 Institutionen. Die Forschungs- und Beratungsbemühungen werden durch die Zusammenarbeit mit Industriepartnern, darunter 14 Beiratsmitglieder und 38 Interessengruppen, integriert. Das auf vier Jahre angelegte Projekt der Specialty Crop Research Initiative ist Teil einer kürzlich angekündigten Investition des USDA-NIFA in Höhe von 70,4 Millionen Dollar zur Unterstützung der Forschung im Bereich der Spezialkulturen im ganzen Land.

Das Projekt, das kurz VxM(Vitis x Muscadinia) genannt wird, wird von Renee Threlfall und Margaret Worthington von der Arkansas Agricultural Experiment Station, dem Forschungszweig der University of Arkansas System Division of Agriculture, mitbetreut. Die anderen Mitglieder des Projektteams stammen von der University of California-Davis, der Clemson University, der Cornell University, der Florida A&M University, der University of Florida, der University of Georgia, der University of Kentucky, der Mississippi State University, der North Carolina State University, der Texas A&M University und dem USDA Agricultural Research Service.

Ein Jahrzehnt in der Entwicklung

"Dieses Projekt ist seit zehn Jahren in Arbeit, weil wir auf die richtigen Projektpartner gewartet haben, um dieses Team zu bilden", sagte Threlfall, außerordentlicher Professor für Önologie und Weinbau im Fachbereich Lebensmittelwissenschaften. "Viel Planung und Zusammenarbeit haben diese Gelegenheit zu einem Erfolg gemacht. Unser Ziel ist die Einführung von krankheitsresistenten Sorten mit verbesserter Fruchtqualität, die zu einer widerstandsfähigeren US-Traubenindustrie führen."

Neben dem Aufbau von Beziehungen zu Projektpartnern im ganzen Land in den letzten zehn Jahren ist laut Threlfall Worthington, außerordentlicher Professor für Gartenbau und Direktor des Arkansas Fruit Breeding Program der Versuchsstation, eine Schlüsselperson, die das Projekt möglich gemacht hat.

Worthington, der aus North Carolina stammt, ist ein ausgesprochener Muscadine-Fan. Er wuchs in einer Familie und Gemeinde auf, in der die Muscadine hoch geschätzt wurde und bei der Ernte ein Genuss war. Anders als im Rest des Landes waren Muscadinen in ihrem örtlichen Lebensmittelgeschäft erhältlich. Worthington sagte, sie wolle diese besondere einheimische Traube zähmen, um sie für Weinbauern und Verbraucher attraktiver zu machen.

In Europa und den Vereinigten Staaten wurde bereits mit der Züchtung von Vitis- und Muscadinia-Hybriden begonnen, die zu neuen Rebsorten geführt haben, so Threlfall. Einige haben Eigenschaften von Vitis, andere von Muscadinia, aber viele Sorten haben Eigenschaften von beiden.

Neue Tafeltraubensorten wie Candy Hearts™ und Cotton Candy™ zeigen, dass sich die Verbraucher für neue kühne Geschmacksrichtungen bei Obst begeistern, so Worthington. Aber die Genetik für Krankheitsresistenz fehlt bei Vitis-Trauben, und es ist noch einiges zu tun, um Muscadinen für eine breitere Verbraucherschicht attraktiver zu machen.

Muskatnüsse können viel größer werden als Vitis-Arten, manchmal so groß wie Golfbälle, und werden im Südosten für den Frischmarkt und die Verarbeitung zu Weinen, Säften und Gelees kommerziell angebaut. Im Vergleich zu den Vitis-Arten haben Muscadinen in der Regel eine dicke Schale, eine andere Textur, einen ausgeprägten fruchtig-blumigen Geschmack und Beeren mit großen Samen. Außerdem haben sie 20 Chromosomen, ein Chromosom mehr als Trauben, so dass die Kreuzung zwischen diesen beiden Untergattungen kompliziert sein kann, so Worthington.

"Es ist, als würde man ein Pferd mit einem Esel kreuzen ... man erhält ein Maultier, das sehr steril ist", sagte Worthington. "Wenn man Muscadinen mit Trauben kreuzt, erhält man mehr Trauben und kann mit dem Ziel zurückzüchten, eine krankheitsresistente Traube oder eine Muscadine mit verbesserten Merkmalen zu erhalten.

Sechs Ziele

Das Projekt besteht aus sechs zielorientierten Teams, die sich auf Genetik, Züchtung, Pathologie, Qualität, Vermarktung und Produktion konzentrieren. Threlfall leitet das Team, das sich mit der Qualität befasst, und Worthington leitet das Züchtungsteam. Ziel ist es, neue Traubenhybriden zu entwickeln, die die besten Eigenschaften von Muskatnuss- und Traubentrauben kombinieren, so Worthington.

Die markergestützte Züchtung wird im Rahmen des Projekts eingesetzt und trägt dazu bei, den traditionellen Prozess der Traubenzüchtung und Pflanzenauswahl zu beschleunigen. Wissenschaftler können die genetischen Marker einer Pflanze untersuchen, um vorteilhafte Eigenschaften der Pflanzen zu identifizieren, bevor zeitaufwändige Feldversuche durchgeführt werden.

Qi Sun, Forscher und Co-Direktor der Bioinformatik-Einrichtung an der Cornell University, leitet das Genetik-Team für VxM und wies auf den hohen Schwierigkeitsgrad dieses Projekts hin.

"Die Züchtung von Hybriden ist eine gängige Praxis bei der Verbesserung von Kulturpflanzen, aber aufgrund der Schwierigkeit, fruchtbare Nachkommen zu erzeugen, nicht immer einfach", so Sun. "Dieses Projekt bietet uns die einmalige Gelegenheit, die Genetik der Muskateller- und der europäischen Traubenhybride systematisch zu untersuchen, um die biologischen Barrieren für die Kreuzung zwischen diesen beiden unterschiedlichen Rebsorten besser zu verstehen und herauszufinden, wie man sie überwinden kann.

"Wir versuchen, den Traubenzüchtern mehr genetische Marker für ihre Arbeit zur Verfügung zu stellen, insbesondere für die Züchtung, Genetik und Pathologie", fügte Threlfall hinzu. "Bei der Qualität neuer Trauben geht es vor allem um Geschmack und Beschaffenheit, und bei der Vermarktung geht es darum, was Erzeuger und Verbraucher wahrnehmen. Es ist so, als würde man eine neue Frucht erfinden und den Verbraucher fragen: Würden Sie sie probieren?"

Melinda Knuth, Assistenzprofessorin an der North Carolina State University, ist die Leiterin des Marketingteams. Da die Muskatellertraubenindustrie für den Frischmarkt weitgehend auf den Südosten beschränkt ist, will das Team herausfinden, was nötig wäre, um landesweites Interesse an neuen Rebsorten und anderen Schlüsselfaktoren in Bezug auf Kosten, Logistik und Verbrauchernachfrage zu wecken.

"Die Mitglieder des Marketing- und Wirtschaftsteams werden diese Fragen beantworten, indem sie die Versorgungskette bewerten, Beiträge von Landwirten einholen, den Erfolg der Einführung ähnlicher Produkttypen bewerten und die Verbrauchernachfrage abschätzen", so Knuth.

Aufgrund der schwierigen klimatischen Bedingungen in den Weinbauregionen, der Entwicklung von Krankheitserregern und der sich verändernden Verbrauchermärkte werden krankheitstolerante Eigenschaften gesucht, die für die gesamte US-amerikanische Trauben- und Weinindustrie von Nutzen sein können", so Threlfall.

Warum Vitis und Muscadinia?

Pflanzenkrankheiten und -schädlinge verursachen in den Vereinigten Staaten jedes Jahr wirtschaftliche Verluste in Milliardenhöhe und verursachen einen hohen Verwaltungsaufwand. Ohne Schädlingsbekämpfung könnten 70 Prozent der Ernteerträge verloren gehen, so der USDA-Agricultural Research Service's Plant Disease Action Plan for 2022-2026.

Lance Cadle-Davidson, Forschungs-Pflanzenpathologe beim USDA-ARS, leitet das Pathologie-Team für VxM und erklärte, wie wichtig die kontinuierliche Forschung im Bereich der Krankheitsresistenz ist.

"Trauben sind anfällig für viele Krankheiten, gegen die die Muskateller von Natur aus resistent sind", so Cadle-Davidson. "In der Tat stammen die beiden am häufigsten verwendeten Resistenzgene bei der Züchtung neuer Traubensorten von Muscadinen, die aus einer Kreuzung aus dem Jahr 1917 stammen.

Im Gegensatz dazu zielt dieses Projekt darauf ab, den Trauben- und Muskatellerzüchtern in nur vier Jahren zehn Krankheitsresistenzgene zur Verfügung zu stellen, die sich gegen Mehltau, Falschen Mehltau, Schwarzfäule und das Grapevine Leafroll-associated Virus 3 richten.

Horizonte erweitern

Mark Hoffmann, außerordentlicher Professor und Beratungsspezialist an der North Carolina State University, leitet das Produktionsteam und hofft, dass die Ergebnisse neue Bereiche für die Traubenproduktion erschließen werden.

"Hybridtrauben haben ein großes Potenzial, insbesondere in Gebieten, in denen die traditionelle Traubenproduktion schwierig und nicht kosteneffizient ist", so Hoffmann. "Dieses Projekt ermöglicht es uns, Keimplasma sowie Muscadine- und Hybridsorten in einer großen Region im Süden der Vereinigten Staaten zu bewerten und das Potenzial dieser Sorten den Landwirten näher zu bringen."

Amanda McWhirt, außerordentliche Professorin und Obstspezialistin in der Abteilung für Landwirtschaft der University of Arkansas, und Scott Lafontaine, Assistenzprofessor und Aromachemiker am Dale Bumpers College of Agricultural, Food and Life Sciences, arbeiten ebenfalls an VxM. McWhirt gehört zu dem achtköpfigen Produktionsteam unter der Leitung von Hoffmann und Lafontaine zu dem sechsköpfigen Qualitätsteam unter der Leitung von Threlfall.

Die Arbeit wird von der Specialty Crop Research Initiative, Projekt award no. 2024-51181-43236, des National Institute of Food and Agriculture des US-Landwirtschaftsministeriums unterstützt.

Die Erwähnung von Produktnamen durch die University of Arkansas System Division of Agriculture bedeutet keine Befürwortung.