Genetische Geheimnisse der Fruchtfestigkeit entschlüsselt
Wie eine einzige Mutation die Festigkeit von Erdbeeren verdoppelte
Erdbeeren sind bekanntermaßen weich und leicht verderblich, was eine Herausforderung für die weltweite Produktion darstellt. Jüngste Forschungsarbeiten haben einen genetischen Durchbruch identifiziert, der dazu beitragen könnte, festere Erdbeeren mit längerer Haltbarkeit zu züchten. Die Studie konzentriert sich auf ein bestimmtes Gen, POLYGALACTURONASE1 (FaPG1), das die Festigkeit der Früchte beeinflusst, indem es den Zellwandabbau reguliert. Funktionsverlustmutationen in diesem Gen verdoppeln die Fruchtfestigkeit und machen Erdbeeren widerstandsfähiger gegen Schäden während der Lagerung und des Transports. Diese Entdeckung könnte große Auswirkungen auf Züchtungsstrategien zur Verbesserung der Fruchtqualität und Langlebigkeit haben.
Die Festigkeit von Erdbeeren ist seit langem ein Schlüsselmerkmal für die Züchtung, da sie sowohl die Lagerfähigkeit als auch die Marktfähigkeit beeinflusst. Während Wildtyp-Erdbeeren weich sind und leicht zerdrückt werden, ist die Entwicklung von Sorten mit fester Frucht entscheidend für die Verlängerung ihrer Haltbarkeit. Trotz früherer Forschungen über das Gen FaPG1 sind die genetischen Mechanismen, die der Variation der Fruchtfestigkeit zugrunde liegen, nach wie vor kaum verstanden. Diese Studie befasst sich mit der Molekularbiologie des Gens und identifiziert Schlüsselmutationen, die die Fruchtbeschaffenheit steuern. Aufgrund dieser Ergebnisse sind nun weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um das gesamte Spektrum der genetischen Faktoren zu erforschen, die zur Festigkeit beitragen.
Das Team der University of California, Davis, und des Landwirtschaftsministeriums der Vereinigten Staaten hat neue Erkenntnisse über die genetische Grundlage der Fruchtfestigkeit von Erdbeeren veröffentlicht. Die im November 2024 in der Zeitschrift Horticulture Research veröffentlichten Forschungsergebnisse zeigen, dass Mutationen im FaPG1-Gen die Textur von Erdbeeren erheblich beeinflussen und zu festeren Früchten führen. Die Studie liefert wertvolle Erkenntnisse darüber, wie diese genetischen Variationen in Zuchtprogrammen eingesetzt werden könnten, um Erdbeeren mit höherer Festigkeit und längerer Haltbarkeit zu erzeugen.
Das Forschungsteam identifizierte eine Schlüsselmutation im FaPG1-Gen, die für das Weichwerden der Früchte bei Erdbeeren verantwortlich ist. Durch genomweite Assoziationsstudien (GWAS) und Genexpressionsanalysen fanden sie heraus, dass Funktionsverlustmutationen in FaPG1 zu einer Verdoppelung der Fruchtfestigkeit bei Erdbeeren führen. Insbesondere eine En/Spm-Transposon-Insertion stromaufwärts von FaPG1 scheint die Genexpression zu reduzieren, was zu festeren Früchten führt. Die Forscher entwickelten auch hochpräzise Genotypisierungstests, die eine markerunterstützte Selektion (MAS) dieser günstigen Mutation ermöglichen, was die Züchtungsbemühungen für festere, haltbarere Erdbeeren erheblich vereinfachen könnte.
"Das Verständnis der genetischen Grundlagen der Fruchtfestigkeit eröffnet neue Möglichkeiten zur Verbesserung des Erdbeeranbaus", sagte Dr. Steven J. Knapp, der leitende Forscher der Studie von der University of California, Davis. "Diese Mutation erhöht nicht nur die Festigkeit der Früchte, sondern liefert auch einen robusten genetischen Marker, der in Zuchtprogrammen eingesetzt werden kann. Das Potenzial zur Verbesserung der Fruchtqualität und zur Verlängerung der Haltbarkeit nach der Ernte ist immens, und wir sind gespannt, wie sich diese Ergebnisse auf die Branche auswirken werden."
Die Identifizierung von genetischen Varianten, die mit der Fruchtfestigkeit von Erdbeeren in Verbindung stehen, hat weitreichende Auswirkungen auf den Agrarsektor. Mithilfe dieser Erkenntnisse können Züchter neue Erdbeersorten entwickeln, die ihre Qualität während des Transports beibehalten und länger haltbar sind, was die Lebensmittelverschwendung verringert. Die Möglichkeit, molekulare Marker für die Auswahl gewünschter Merkmale zu verwenden, wird die Züchtungsprogramme beschleunigen und sie effizienter und effektiver machen. Darüber hinaus liefert die Forschung Erkenntnisse, die auch auf andere Beerenfrüchte angewendet werden könnten, und ebnet so den Weg für breitere landwirtschaftliche Verbesserungen der Fruchtqualität.
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Originalveröffentlichung
Nicolás P Jiménez, Marta Bjornson, Randi A Famula, Dominique D A Pincot, Michael A Hardigan, Mary A Madera, Cindy M Lopez Ramirez, Glenn S Cole, Mitchell J Feldmann, Steven J Knapp; "Loss-of-function mutations in the fruit softening gene POLYGALACTURONASE1 doubled fruit firmness in strawberry"; Horticulture Research, Volume 12, 2024-11-19
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