EU-finanzierte Wissenschaftler haben genetische Marker entdeckt, die es erlauben könnten, Kartoffeln anhand der Fähigkeit zu wählen, bei niedrigen Temperaturen gelagert zu werden, was sie frisch halten und die Anwendung von anti-keimenden Chemikalien vermeiden würde.
Irland ist international anerkannter Kartoffelproduzent, aber irische Chips- und Pommes-Hersteller sehen sich einem Engpass an lokal angebauten Kartoffeln gegenüber, hauptsächlich aufgrund der langfristigen Knollenlagerungsprobleme. Dies bedeutet, dass sie jedes Jahr über 50.000 Tonnen Kartoffeln importieren müssen.
Für Chips und Pommes verwendete Kartoffeln werden normalerweise bei acht Grad - eine Temperatur hoch genug, um Stärke daran zu hindern, sich in Glucose und Fruktose zu teilen - gelagert. Um die Keimung zu verlangsamen, verwenden Kartoffelerzeuger oft einen Hemmer wie Chlorpropham, eine Chemikalie, die die EU versucht, aufgrund von Gesundheitssorgen auslaufen zu lassen.
Hoffend, eine Alternative zu chemischen Keimunterdrückern zu finden, hat das EU-finanzierte GENSPI (Genomic Selection for Potato Improvement) Projekt ein genetisches Markersystem entwickelt, um Pflanzen zu identifizieren, die eine Resistenz gegenüber der Glucose- und Fruktosebildung zeigen. Ihre Knollen können bei drei oder vier Grad, tief genug, um für sehr lange Zeiträume das Keimwachstum in Schach zu halten, gelagert werden.
"Glucose und Fruktose, die während der Lagerung im Kühlraum gebildet werden, können sehr dunkle Frittierfarben verursachen, was bei Kartoffelchips und Pommes einen untragbar bitteren Geschmack auslöst. Der Zucker können auch einen Aufbau von Acrylamid, einem potentiellen Karzinogen, verursachen," sagt Dan Milbourne, GENSPI Projektkoordinator.
Langsamer im Süßen
GENSPI entwickelte neue genomische Auswahlzuchtmethodiken, die es erlauben, dass Kartoffelbauern die Kartoffelsorten wählen, die dagegen immun zu sein scheinen, bei niedrigen Temperaturen süß zu werden.
Um dieses zu tun, erstellten Forscher eine große Sammlung von Kartoffelpflanzen und frittierten tausende Knollen - das Äquivalent zu 10.000 Packungen Kartoffelchips - die in verschiedenen Lagerzuständen gehalten worden waren. Sie maßen ihre Farbe sobald sie gebraten waren und zogen die Verbindungen zwischen Frittierfarbe und der genetischen Variation der Pflanze.
"Weil die Frittierfarbe von vielen Genen kontrolliert wird, war der beste Ansatz, das Genom nach den Variationen der vielen Standorte zu durchsuchen, um Korrelationen zwischen Farbe und genetischer Variation zu finden," erklärt Milbourne.
Forscher verwendeten dann die neuste Technik für Genomfolgen - bekannt als Next Generation Sequencing - um über 100.000 Regionen des Genoms zu identifizieren, wo die DNA-Folge unter den Pflanzen variierte. Sie kombinierten Daten über die Variation des Kartoffelphänotyps und des Genoms, um statistische Modelle aus der DNA-Sequenzierung zu bauen, die die Frittierfarbe vorhersagen konnten.
"Von den 100.000 Regionen, die genetischer Variationen wischen den Zuchtreihen zeigten, waren wir in der Lage, eine kleinere Anzahl von DNA-Markern zu identifizieren, die uns eine gute Möglichkeit gaben, die Frittierfarbe vorherzusagen. Das bedeutet, dass wir einen preisgünstigen DNA-basierten Test entwickeln können, um die Frittierfarbe vorherzusagen, die auf Zehntausende von Pflanzen in einem Kartoffelzuchtprogramm angewandt werden kann," sagt Stephen Byrne, der Marie Sklodowska-Curie Partner, der die Forschung durchführte.
Traditionell kreuzen Kartoffelbauern Pflanzensorten, um bis zu 100.000 Sämlinge zu produzieren, und entfernen dann schlecht performende Pflanzenarten in einem Zeitraum von 10 Jahren. Sorten, die gegen Glucose- und Fruktosebildung immun sind, können nur am Ende dieses Zeitraums identifiziert werden, was bedeutet, dass viele potentielle Sorten schon aus dem Zuchtprozess genommen wurden.
GENSPI führte seine Forschung in Kollaboration mit einem kommerziellen Kartoffelzüchtungsprogramm durch, geleitet von Denis Griffin. Seine neuentwickelte Technik erlaubt es, beständige Pflanzen früh im 10-jährigen Zuchtprogramm zu identifiziert. Das Team hofft, dass das Projekt zur Freigabe von einer oder mehreren Sorten führt, die eine ausgezeichnete Frittierfarbe sogar bei niedriger Lagerungstemperatur zeigen, was chemische Keimhemmer vermeidet. "Wir hoffen, dass diese Sorten in den nächsten fünf Jahren freigegeben werden", sagt Griffin abschließend.
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