Lila bis weiß, glatt bis stachelig: Genetische Vielfalt der Aubergine erstmals erfasst

Mit der Entschlüsselung des so genannten Pan-Genoms – also der gesamten genetischen Vielfalt einer Art – sowie des Pan-Phänotyps, der die gesamte Bandbreite äußerer und innerer Merkmale innerhalb einer Art umfasst, schafft das Konsortium erstmals eine Datengrundlage. Sie zeigt präzise, welche Eigenschaften stabil vererbt werden und welche stark vom Umfeld abhängen. Damit wird die Züchtung neuer Sorten – etwa mit höherer Widerstandsfähigkeit oder verbessertem Inhaltsstoffprofil – deutlich gezielter und schneller möglich. Die zugrunde liegenden Genomdaten und viele der untersuchten Sorten werden der Forschungsgemeinschaft weltweit offen zugänglich gemacht. 

Jülicher Expertise im internationalen Verbund

Das Projekt wurde gemeinsam von Prof. Dr. Björn Usadel vom Institut für Bio-und Geowissenschaften – Bioinformatik (IBG-4) am Forschungszentrum Jülich, Prof. Dr. Lorenzo Barchi von der Universität Turin und Dr. Giovanni Giuliano von der Italienischen Nationalagentur für neue Technologien geleitet. Das Jülicher Team verantwortete die Sequenzierung und zentrale bioinformatische Analysen.

Ausgangspunkt war die Sammlung von 3.400 Auberginensorten, anhand derer die Forschenden die Domestizierung der Pflanze von Indien und Südostasien über arabische und chinesische Handelswege bis nach Europa und Ostasien rekonstruieren konnten. Dabei zeigte sich auch, wie stark sich Merkmale im Laufe der Domestizierung verändert haben: Sorten aus Indien und Südostasien tragen häufig noch die helleren Farbvarianten und die stacheligen Blätter ihrer wilden Vorfahren, während diese Eigenschaften in anderen Regionen nach und nach verloren gingen. 

Projektaufbau: Von globaler Vielfalt zu genetischer Präzision

Für eine detaillierte Gen- und Merkmalsanalyse konzentrierte sich das Team anschließend auf 368 repräsentative Sorten, einschließlich ihrer wilden Vorfahren. Ihre Genome wurden vollständig sequenziert, und 218 Merkmale erfasst – darunter Eigenschaften, die für den Anbau wichtig sind, etwa wie gut die Pflanze Krankheiten, Schädlinge oder Trockenheit übersteht oder welche Inhaltsstoffe sich in den Früchten bilden. Die Untersuchungen fanden an drei verschiedenen Standorten in Spanien, Italien und der Türkei statt.

Dabei zeigte sich, dass manche Merkmale an allen Standorten ähnlich ausgeprägt waren. Dazu zählen zum Beispiel die typische Form der Früchte oder die Anzahl der Samen – Eigenschaften, die vor allem genetisch bestimmt sind. Andere Merkmale hingegen veränderten sich deutlich je nach Umgebung, etwa die Größe der Früchte oder die Intensität bestimmter Farb- oder Aromastoffe. Solche Merkmale werden stark vom Klima und den lokalen Bedingungen beeinflusst und sind besonders wichtig für die Züchtung standortangepasster Sorten.

Zum Einsatz kam unter anderem modernste Nanoporen-Sequenzierung, eine Technologie, die besonders lange DNA-Abschnitte auslesen kann und so einen sehr präzisen Blick auf das Erbgut ermöglicht. Zusammen mit ausgefeilter Bioinformatik zeigte sich ein Kerngenom aus rund 16.300 Genfamilien sowie rund 4.000 variable Genfamilien, die für regionale Besonderheiten sorgen.

„Das Pangenom, das wir mithilfe der Nanoporentechnologie zusammenstellen konnten, ist wirklich beeindruckend“, sagt Björn Usadel. „Dank cleverer Bioinformatik lassen sich heute selbst komplexe Merkmale bis auf einzelne DNA-Mutationen zurückverfolgen. Dieses Verständnis hilft uns, gezielt Eigenschaften zu identifizieren, die Pflanzen widerstandsfähiger machen – ein entscheidender Schritt für die Züchtung unter sich wandelnden Umweltbedingungen.“

Schlüsselbefunde: Von Stacheln bis Fruchtqualität

Insgesamt identifizierte das Team über 3.000 Verknüpfungen zwischen Genen und beobachtbaren Eigenschaften. Besonders deutlich zeigen sich diese Zusammenhänge bei der Stachelbildung, welche die Ernte erschwert, bei der Resistenz gegen den Pilz Fusarium, der Erträge stark beeinträchtigen kann, sowie beim Gehalt an Isochlorogensäuren, antioxidativen Inhaltsstoffen, die auch die Bräunung des Fruchtfleisches beeinflussen. Analysen zu weiteren 215 Merkmalen werden in einem Folgebericht veröffentlicht.