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28.06.2022

+++ Newsticker Wissenschaft #116 +++ Glanduläre Trichome +++

Kreuzung von Kultur- und Wildtomate: Auf dem Weg zur Insektenresistenz.

Die Wildtomate Solanum galapagense bildet auf ihren Blättern Drüsenhaare aus, die sogenannten Glandulären Trichome vom Typ IV, die eine große Menge an Acylzuckern produzieren. Diese wirken als Abwehrstoffe gegen Insektenfraß. In der Kulturtomate Solanum lycopersicum fehlen diese Typ-IV-Trichome auf den Blättern von reifen Pflanzen, was sie entsprechend anfällig macht. Gleichwohl sind sie im frühen juvenilen Stadium der Pflanzen vorhanden. So bildet Kulturtomatensorte Micro-Tom beispielsweise die Trichome auf ihren ersten drei Blättern noch aus; bei allen folgenden Blättern hingegen verliert sich diese Eigenschaft wieder.

Gemeinsam mit Forschern aus Brasilien und den USA haben IPB-Wissenschaftler nun den Versuch unternommen, beide Arten von Wild- und Kulturtomaten miteinander zu kreuzen und im Laufe des Züchtungsprozesses auf das Merkmal der Typ-IV-Trichombildung zu selektieren. Die neu entstandene Linie Micro-Tom Galapagos-enhanced trichomes (MT-Get) bildete auf ihren Blättern auch im fortgeschrittenen Reifestadium viele Trichome vom Typ IV aus, die sich vor allem durch ihre große kugelförmige Drüsenzelle auszeichnen.

Die Gene für die Produktion der Acylzucker-basierten Abwehrstoffe hingegen sind bei Kulturtomaten noch im Erbgut vorhanden und mussten nicht aus den Wildtomaten wieder neu eingeführt werden. Mit der neu (bzw. wieder) erworbenen Eigenschaft der Trichombildung verfügte die neue Micro-Tom-Galapagos-Linie demnach wieder über potentielle Reaktionsgefäße, in denen die Biosynthese der Abwehrstoffe stattfinden kann. Entsprechend hoch war auch die Produktion der Acylzucker in der neu gezüchteten Tomatensorte. Dennoch reichte die Menge der gebildeten Abwehrstoffe nicht aus, um der neuen Linie zu einer ausgeprägten Insektenresistenz zu verhelfen. Zumindest bei Konfrontation mit der Weißen Fliege – dem Hauptschädling der Tomate – erwiesen sich die Micro-Tom-Galapagos-Pflanzen noch immer als anfällig gegenüber den Fraßinsekten.

Die alleinige Bereitstellung der Typ-IV-Trichom-Reaktionsgefäße scheint demnach nicht auszureichen, um die bereits vorhandenen Synthesewege der Abwehrstoffe in der Pflanze wieder ausreichend anzukurbeln. Es muss noch weitere stimulierende Faktoren geben, schlussfolgern die Wissenschaftler. Dennoch liefert die Studie ganz erhebliche Erkenntnisse über die notwendigen Schritte zur Züchtung von neuen insektenresistenten Tomatensorten.

Originalpublikation:
Eloisa Vendemiatti, Rodrigo Therezan, Mateus H. Vicente, Maísa de Siqueira Pinto, Nick Bergau, Lina Yang, Walter Fernando Bernardi, Severino M. de Alencar, Agustin Zsögön, Alain Tissier, Vagner A. Benedito & Lázaro E. P. Peres. The Genetic Complexity of Type-IV Trichome Development Reveals the Steps towards an Insect-Resistant Tomato. Plants 2022, 11(10), 1309; https://doi.org/10.3390/plants11101309

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