Lokalisierung des Gens für rot-blaue Pflaumenhaut
Forscher von CRAG und IRTA finden das Gen, das die Hautfarbe der japanischen Pflaume durch die Anwesenheit oder Abwesenheit von Anthocyanen bestimmt, einer Gruppe von pflanzlichen antioxidativen Pigmenten mit gesundheitsfördernder Wirkung.
Japanische Pflaumen zeigen eine große Vielfalt an Schalen- und Fleischfarben, sowohl im Farbton als auch in der Zeichnung, die von anthocyanlosem Grün und Gelb bis zu anthocyanreichem Rot, Violett und Blau reicht.
crag
Das Vorhandensein und die Anreicherung des antioxidativen Pigments Anthocyanin bestimmt die Fruchtfarbe bei Pflaumen, und es ist bekannt, dass die Synthese dieser Verbindung durch die MYB10-Gene reguliert wird. Jetzt haben Forscher von CRAG und dem Institute of Agrifood Research and Technology (IRTA) das Gen gefunden, das die Hautfarbe der japanischen Pflaume bestimmt. In einer Studie, die in der Fachzeitschrift Frontiers in Plant Science veröffentlicht wurde, zeigt das Team, dass das Pflaumengenom mehrere Kopien der MYB10-Gene enthält und dass DNA-Variationen in einer dieser Kopien dazu führen, dass Pflaumen Anthocyane in der Haut haben (die eine blaue bis rote Farbe aufweisen) oder nicht (die einen gelben oder grünen Ton aufweisen).
Die japanische Pflaume, die wegen ihrer Saftigkeit sehr geschätzt wird, ist die am häufigsten auf dem Markt angebotene Sorte für den direkten Frischverzehr, und Spanien ist einer ihrer größten Produzenten in der Europäischen Union, wobei Pflaumenbäume hauptsächlich in den Regionen Extremadura, Andalusien und Murcia angebaut werden. Diese neue Studie liefert ein hocheffizientes Werkzeug für die frühzeitige Selektion von gefärbten und nicht gefärbten Früchten in japanischen Pflaumenzuchtprogrammen, ein Fortschritt, der mit den Zielen des von der UN-Generalversammlung ausgerufenen Internationalen Jahres der Früchte und Gemüse (IYFV) übereinstimmt, um die Effizienz der Obstnahrungssysteme zu erhöhen und eine gesunde Ernährung durch den Verzehr von Obst zu fördern.
Anthocyane: mehr als Farbe
Der rote bis blaue Farbton von Blüten und Früchten ist auf Anthocyane zurückzuführen, eine Gruppe von antioxidativen Pigmenten, die die Bestäubung der Blüten fördern und die Pflanzen vor Lichtschäden und Austrocknung schützen. Die Aufnahme dieser gesunden Antioxidantien in unsere Ernährung wird mit antikarzinogenen und entzündungshemmenden Effekten sowie mit der Vorbeugung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes und Fettleibigkeit in Verbindung gebracht.
Äpfel, Birnen, Pfirsiche, Aprikosen, Pflaumen, Kirschen und Erdbeeren, die alle zur Familie der Rosengewächse (Rosaceae) gehören, gelten allgemein als Quelle von Anthocyanen, die in ihrer Schale und ihrem Fruchtfleisch enthalten sind. Da die Farbe der Früchte sowohl einen wichtigen Einfluss auf die Wahl des Verbrauchers als auch auf die Ernährungsqualität hat, ist es nicht verwunderlich, dass es ein großes Interesse an der Züchtung dieser Pflanzen gibt, um neue Sorten zu erhalten, die Früchte mit verschiedenen Farben, Farbtönen und Mustern tragen und gleichzeitig ihre gesundheitlichen Vorteile verbessern.
Fokus auf die japanische Pflaume
Innerhalb der Rosaceae-Kulturen gehört die japanische Pflaume zu den Sorten mit der größten Farbvariation der Früchte sowohl im Farbton als auch im Muster, die von anthocyaninlosem Grün und Gelb bis hin zu Rot, Violett oder Blau reichen. "Frühere Studien an Rosaceae-Arten zeigen, dass die Synthese und Akkumulation von Anthocyanen durch die MYB10-Gene reguliert wird. Dementsprechend hat sich die Analyse dieser Gene in verschiedenen japanischen Pflaumenarten als hervorragendes Modell erwiesen, um zu verstehen, wie die Fruchtfarbe bestimmt wird", so Arnau Fiol, Doktorand bei CRAG und Erstautor des Artikels.
"In dieser Studie haben wir die MYB10-Gene in einem Panel von japanischen Pflaumensorten untersucht und festgestellt, dass sie sehr variabel sind. Überraschenderweise entdeckten wir, dass einige Sorten drei Kopien eines der MYB10-Gene haben, was die ohnehin schon komplexe Analyse der Farbvariationen bei Pflaumen noch weiter verkompliziert", erklärt Maria José Aranzana, IRTA-Forscherin bei CRAG und verantwortlich für diese Arbeit. "Indem wir untersuchten, wie diese Genvarianten vererbt werden, konnten wir herausfinden, welche Genvariantenkombinationen mit den anthocyanhaltigen (rot bis blau) und anthocyanlosen (grün oder gelb) Fruchtschalenfärbungen verbunden sind", fügt sie hinzu.
Die Entwicklung neuer Sorten vorantreiben
Stellen Sie sich vor, wir wollen eine neue blaue Pflaumensorte mit vielen Anthocyanen entwickeln, um von ihren nutrazeutischen Eigenschaften zu profitieren. Neue Obstbaumsorten werden in Züchtungsprogrammen gewonnen, indem man Individuen kreuzt und die Hunderte oder Tausende von Nachkommen untersucht, um diejenigen zu finden, die das gewünschte Merkmal aufweisen, z. B. eine blaue Pflaume, und die auch anspruchsvolle Produktqualitätsstandards erfüllen. Von der ersten Kreuzung bis zur Registrierung einer neuen Sorte können zwischen 10 und 20 Jahre vergehen, da es lange dauert, bis die Bäume Früchte tragen (bei Pflaumenbäumen etwa 3 bis 4 Jahre) und sie mehrere ausführliche Bewertungen bestehen müssen.
"In unserer Arbeit haben wir die Genvarianten identifiziert, die bewirken, dass sich Anthocyane in der Schale der japanischen Pflaume anreichern oder nicht. Das bedeutet, dass wir allein durch die Untersuchung der DNA der Sämlinge die Hautfarbe der Früchte, die sie tragen werden, effizient vorhersagen können, sobald die Pflanzen keimen, was es uns ermöglicht, alle Sämlinge, die grüne Früchte produzieren werden, sofort zu verwerfen. Dank dieses frühen Screenings bräuchten wir eine kleinere Anbaufläche und weniger Ressourcen (hydrisch, ernährungsphysiologisch, phytosanitär und menschlich), um die gewünschte neue anthocyanreiche Pflaumensorte zu erhalten, mit den daraus resultierenden wirtschaftlichen und ökologischen Vorteilen", betont Aranzana.
Der zuverlässige molekulare Marker für die frühe Selektion von gefärbten und nicht gefärbten japanischen Pflaumen, der in dieser Forschung entwickelt wurde, kann effektiv in Zuchtprogrammen eingesetzt werden. Die Vorhersage auf Sämlingsebene, welche Fruchtfarbe die Pflanzen in 3-4 Jahren produzieren werden, verkürzt und optimiert den Züchtungsprozess erheblich. Da der Mechanismus, der der Variation der Fruchtfarbe zugrunde liegt, innerhalb der Familie der Rosaceae konserviert ist, birgt dieses Werkzeug vielversprechende Aussichten für die Anthocyan-bestimmte Farbselektion bei anderen verwandten Arten von agronomischem Interesse.
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