Moderne Tomaten unterscheiden sich sehr von ihren wilden Vorfahren

Moderne Tomaten unterscheiden sich sehr von ihren wilden Vorfahren Die Vorfahren der Tomaten sahen ganz anders aus. Foxys Forest Herstellung / Shutterstock

Die große Idee: Der Weg der Tomate von der Wildpflanze zum Grundnahrungsmittel ist viel komplexer, als die Forscher lange gedacht haben. Viele Jahre lang glaubten Wissenschaftler, dass Menschen die Tomate in zwei Hauptphasen domestizierten. Erstens haben die Ureinwohner Südamerikas vor etwa 7,000 Jahren wilde Tomaten in Heidelbeergröße angebaut, um eine Pflanze mit kirschgroßen Früchten zu züchten. Später Leute in Mesoamerika züchtete diese Zwischengruppe weiter, um die großen kultivierten Tomaten zu formen, die wir heute essen.

Aber in einer aktuellen Studie zeigen wir, dass die kirschgroße Tomate wahrscheinlich ist entstand vor etwa 80,000 Jahren in Ecuador. Keine menschliche Gruppe domestizierte vor langer Zeit Pflanzen, was bedeutet, dass es sich um eine wild lebende Art handelte, obwohl die Menschen in Peru und Ecuador es wahrscheinlich später kultivierten.

Wir fanden auch heraus, dass sich zwei Untergruppen dieser Zwischengruppe nach Norden nach Mittelamerika und Mexiko ausbreiteten, möglicherweise als unkrautige Gefährten anderer Kulturen. Als dies geschah, änderten sich ihre Fruchtmerkmale radikal. Sie glichen eher Wildpflanzen mit kleineren Früchten als ihre südamerikanischen Gegenstücke und einem höheren Gehalt an Zitronensäure und Beta-Carotin.

Wir waren überrascht zu sehen, dass moderne Zuchttomaten eng mit dieser wildartigen Tomatengruppe verwandt zu sein scheinen, die es immer noch in Mexiko gibt, obwohl die Bauern sie nicht absichtlich anbauen.

Moderne Tomaten unterscheiden sich sehr von ihren wilden Vorfahren Durchschnittliche Fruchtgröße der kultivierten Tomate im Vergleich zu ihren halb domestizierten und vollständig wilden Verwandten. Hamid Razifard, CC BY-ND

Warum es darauf ankommt: Diese Forschung hat direkte Auswirkungen auf die Verbesserung der Kulturpflanzen. Zum Beispiel haben einige Tomaten-Zwischengruppen einen hohen Gehalt an Glucose, was die Frucht süßer macht. Mit diesen Pflanzen könnten die Züchter die Attraktivität der angebauten Tomaten für die Verbraucher erhöhen.

Wir haben auch Signale gesehen, dass einige Sorten in dieser Zwischengruppe Merkmale aufwiesen, die die Krankheitsresistenz und die Trockenheitstoleranz förderten. Mit diesen Pflanzen könnten härtere Tomaten gezüchtet werden.

Was noch nicht bekannt ist: Wir wissen nicht, wie sich die Zwischengruppe der Tomaten von Südamerika nach Mittelamerika und Mexiko ausbreitet. Möglicherweise haben Vögel die Früchte gefressen und die Samen an anderer Stelle ausgeschieden, oder die Menschen haben sie angebaut oder gehandelt.

Eine andere Frage ist, warum diese Zwischengruppe „zurückgegangen“ ist und so viele Domestizierungsmerkmale verloren hat, als sie sich nach Norden ausbreitete. Die natürliche Selektion in neuen nördlichen Lebensräumen hat möglicherweise Tomaten mit wilderen Merkmalen aktiv begünstigt. Es könnte auch sein, dass Menschen diese Pflanzen nicht züchten und nach Domestizierungsmerkmalen wie großen Früchten suchen, bei denen Pflanzen möglicherweise mehr Energie verbrauchen müssen, als sie auf natürliche Weise für die Fruchtbildung verwenden würden.

Wie wir unsere Arbeit machen: We rekonstruieren Tomaten Geschichte by Sequenzierung der Genome von wilden, mittelschweren und domestizierten Tomatensorten. Wir führen auch Populationsgenomanalysen durch, bei denen wir Modelle und Statistiken verwenden, um die Veränderungen zu ermitteln, die im Laufe der Zeit an Tomaten aufgetreten sind.

In dieser Arbeit werden viele Computercodes geschrieben, um große Datenmengen zu analysieren und Variationsmuster in DNA-Sequenzen zu untersuchen. Wir arbeiten auch mit anderen Wissenschaftlern zusammen, um Tomatenproben zu züchten und Daten zu vielen Merkmalen wie Fruchtgröße, Zuckergehalt, Säuregehalt und Aromastoffen aufzuzeichnen.

Was passiert sonst noch auf dem Gebiet: Um eine wachsende menschliche Bevölkerung zu ernähren, müssen Ernteerträge und -qualität verbessert werden. Dazu müssen Wissenschaftler mehr über Pflanzengene wissen, die an Phänomenen wie Fruchtentwicklung, Geschmacks- und Krankheitsresistenz beteiligt sind.

Zum Beispiel Forschung unter der Leitung von Zachary Lippman Bei der Kaltes Frühlingshafen-Labor in New York verwendet die Genombearbeitung, um Merkmale zu manipulieren, die zur Verbesserung des Tomatenertrags beitragen können. Durch die Optimierung der Gene zweier beliebter Tomatenpflanzensorten haben sie eine schnelle Methode entwickelt, mit der die Pflanzen schneller blühen und reife Früchte produzieren können. Dies bedeutet mehr Pflanzungen pro Vegetationsperiode, was den Ertrag erhöht. Dies bedeutet auch, dass die Pflanze in nördlichen Breiten angebaut werden kann, als dies derzeit möglich ist - ein wichtiges Attribut, wenn sich das Klima auf der Erde erwärmt.

Durch Gen-Editing sind Tomaten entstanden, die Wochen zuvor blühen und reifen.

Was kommt als nächstes für Sie: Unsere Forschung liefert einen Atlas von Kandidaten für zukünftige Studien zur Funktion von Tomatengenen. Wir können jetzt identifizieren, welche Gene in jeder Phase der Domestizierungsgeschichte wichtig waren, und herausfinden, was sie bewirken. Wir können auch nach nützlichen Allelen oder Varianten spezifischer Gene suchen, die bei der Domestizierung der Tomate verloren gegangen oder verringert worden sind. Wir wollen herausfinden, ob einige dieser verlorenen Varianten verwendet werden könnten, um das Wachstum und die wünschenswerten Eigenschaften von Kultur-Tomaten zu verbessern.

Über den Autor

Hamid Razifard, Postdoktorand für Biologie, University of Massachusetts Amherst und Ana Caicedo, Associate Professor für Biologie, University of Massachusetts Amherst

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

books_food

Folge InnerSelf weiter

facebook-icontwitter-iconRSS-Symbol

Holen Sie sich das Neueste per E-Mail

{Emailcloak = off}