Die Kartoffel ist nach Reis, Weizen und Mais die viertwichtigste Kulturpflanze der Welt – und spielt eine entscheidende Rolle für die Ernährung der Weltbevölkerung. Doch über die genetische Vielfalt der in Deutschland aufbewahrten Kartoffeln ist bislang wenig bekannt. Das soll sich nun ändern: Im Rahmen des Projekts POMORROW – Potatoes for Tomorrow wird die gesamte Kartoffelsammlung der deutschen Genbank erstmals vollständig genotypisiert. Möglich macht dies eine Förderung des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt.

POMORROW – eine kooperative Meisterleistung

Insgesamt 6.357 Akzessionen* von Kartoffeln werden in der deutschen Genbank aufgebewahrt. Ein Konsortium aus fünf Forschungsinstituten und drei Pflanzenzuchtunternehmen will diese einzigartige genetische Ressource nun umfassend untersuchen. Das Ziel: Akzessionen zu identifizieren, die Schädlingsresistenz, geringen Düngebedarf oder eine hohe Stresstoleranz aufweisen – Eigenschaften, die für einen nachhaltigen und klimaangepassten Anbau immer wichtiger werden.
Bei allen Kartoffelakzessionen werden ausgewählte DNA-Abschnitte sequenziert und miteinander verglichen. Aus ihnen werden Akzessionen ausgewählt, die die genetische Vielfalt der Gruppe bestmöglich repräsentieren. Sie bilden die Kernsammlung. Für zehn Kartoffellinien wird sogar das komplette Genom entschlüsselt. Die so gewonnenen Daten sollen dazu genutzt werden, ein Vorhersagemodell zu entwickeln, das die Eigenschaften einer Kartoffelpflanze aus den genetischen Informationen ableiten kann – und so die Züchtung robuster Sorten erheblich beschleunigen könnte.

Forschungsschwerpunkt: Trockentoleranz in Potsdam

Einen wichtigen Beitrag leistet dabei das Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI MP) in Potsdam. Hier werden 240 Akzessionen auf ihre Fähigkeit untersucht, Trockenstress zu überstehen – ein entscheidender Faktor angesichts zunehmender Dürren. Im Fokus steht dabei auch die Zusammenarbeit der Kartoffelpflanzen mit Mykorrhizapilzen, die – ähnlich wie das Darmmikrobiom beim Menschen – die Resilienz der Pflanzen fördern können.

„Feldversuche an Kartoffelsorten zeigen, dass Mykorrhizapilze helfen können, Nährstoffe effizienter aufzunehmen und Stress besser zu bewältigen. Dies wollen wir nun in einer genetisch vielfältigen Gruppe testen, um Eltern für die Kartoffelsorten der Zukunft zu finden“, erklärt MPI MP-Direktorin Prof. Dr. Caroline Gutjahr, die gemeinsam mit Dr. Karin Köhl die Arbeiten am Institut leitet.

Die Forschenden setzen ausgewählten Kartoffellinien Mykorrhizapilze zu, die auch im Gartenbau zum Einsatz kommen. Anschließend wird geprüft, welche Linien besonders positiv auf die Pilzpartner reagieren. Mittels modernster Laserscanner wird das Wachstum bei unterschiedlicher Bewässerung überwacht. Trockentolerante Kartoffeln sichern stabile Erträge auch bei Wassermangel und helfen Landwirten, den Herausforderungen des Klimawandels zu begegnen. Das Projekt POMORROW leistet damit einen wichtigen Beitrag, um die Kartoffel auch künftig als verlässliche Nahrungsquelle zu erhalten – nachhaltig, ressourcenschonend und klimaangepasst.

Glossar

Akzession: Als Akzession bezeichnet man die Gesamtheit aller Variationen einer Art. Der Begriff ist nicht synonym mit „Sorten“. Jene sind nämlich ausschließlich als „Sorten“ zu bezeichnen, wenn sie offiziell erfasst und damit auch rechtlich geschützt sind. Daneben gibt es außerdem die sog. Landrassen, bekannte und benannte Variationen ohne offizielle Anerkennung und die wilden Verwandten. Die Unterscheidung der Akzessionen in Sorten, Landrassen und wilde Verwandte ist insbesondere für die Züchtung und den Vertrieb von Nutzpflanzen relevant.