Gamle kartoffelsorter giver stor viden om plantens oprindelse

Kartofler er en basisfødevare for over 1,3 milliarder mennesker. På trods af deres betydning for den globale fødevaresikkerhed har forædlingssuccesen været beskeden og nogle af de mest populære kartoffelsorter på verdensplan blev forædlet for mange årtier siden.

Årsagen til den begrænsede succes er kartoflens komplekse genom. Der er fire kopier af genomet i hver celle i stedet for kun to. Det udfordrer den traditionelle hybridiseringsbaserede forædling.

Et hold ledet af professor Korbinian Schneeberger, leder af forskningsgruppen Genome Plasticity and Computational Genetics ved LMU og Max Planck Institute for Plant Breeding Research, er nu kommet med et afgørende gennembrud. Det skriver Ludwig-Maximilians-Universität München i en pressemeddelelse.

Som forskerne rapporterer i tidsskriftet Nature, var de i stand til at rekonstruere genomet for ti historiske kartoffelsorter. De brugte derefter denne viden til at udvikle en metode, der ville gøre det meget nemmere og hurtigere at rekonstruere yderligere kartoffelgenomer.

Udvalgte historiske kartofler

I samarbejde med forskere fra Wageningen University, Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK) i Gross Lüsewitz og Xi'an Jiaotong University i Kina udvalgte teamet historiske sorter, hvoraf nogle allerede blev dyrket i det 18. århundrede.

- Da disse kartofler kommer fra en tid, hvor de europæiske forædlingsprogrammer begyndte, ville vi finde ud af, hvor meget diversitet der findes i disse kartofler for at forstå det genetiske potentiale i vores kartofler, siger Korbinian Schneeberger.

Det viser sig, at der ikke er meget diversitet i kartoflerne, da dens genetiske pulje er ekstremt begrænset. De ti kartoffelsorter dækkede omkring 85 procent af den genetiske variation i alle moderne europæiske kartofler.

Flaskehalseffekter efter introduktion fra Sydamerika

Forskerne tilskriver deres resultater flaskehalseffekter. Kartofler blev importeret fra Sydamerika fra det 16. århundrede og fremefter.

Der var et lavt antal af forskellige planter, og de fleste var ude af stand til at klare de europæiske forhold. Denne reducerede genpulje blev derefter yderligere reduceret af sygdomme. Det mest berømte eksempel er udbruddet af kartoffelskimmel i 1840'erne, som ødelagde høsten og førte til katastrofal hungersnød, især i Irland, men også i resten af Europa.

Samtidig afslørede undersøgelsen - til forskernes overraskelse - at forskellene mellem de enkelte kromosomkopier kan være enorme.

- Fordi genpuljen er så begrænset, er der ikke mange forskellige kromosomer, men når kromosomerne er forskellige, afviger de i en grad, der aldrig før er observeret hos domesticerede planter. Forskellene er omkring tyve gange større end hos mennesker, siger Korbinian Schneeberger.

Årtusinder med kartofler

Forskellene opstod højst sandsynligt, før kartoflen kom til Europa. De oprindelige folk i Sydamerika begyndte at tæmme kartofler for cirka 10.000 år siden, og forskellene er sandsynligvis resultatet af krydsninger mellem vilde arter.

Endelig udviklede forskerne en ny tilgang, der kan bruges til at analysere genomerne for de cirka 2000 kartofler, der er registreret i EU.

I stedet for at skabe de data, der er nødvendige for at rekonstruere et genom, sammenlignes data med de aktuelt kendte genomer for at bestemme, hvilke af de kendte kromosomer der er til stede i en sort.

Forskerne tilgang fungerer med sorten Russet Burbank, som har eksisteret siden 1908, og som stadig er standardsorten til pommes frites den dag i dag.

- Viden om genomsekvenser danner grundlag for mange tilgange til planteforædling, lige fra traditionel forædling til de nyeste metoder inden for genomteknik. I fremtiden behøver vi ikke længere at arbejde uden denne information, siger Korbinian Schneeberger.