Forscher arbeiten daran, den genetischen Verlust aufzuhalten und widerstandsfähige Olivensorten zu züchten

Im Zentrum der weltweiten Debatte über den Zusammenhang zwischen nachhaltiger Entwicklung und Klimawandel rückt die biologische Vielfalt zunehmend in den Fokus. 

Was die biologische Vielfalt der Olive betrifft, so hat in den letzten Jahren die Aufmerksamkeit von Akteuren im Agrar- und Lebensmittelsektor sowie von Forschern zugenommen, die sich dafür einsetzen, der genetischen Erosion entgegenzuwirken sowie widerstandsfähigere Sorten zu erforschen und zu züchten.

Eine große biologische Vielfalt ist für Forscher nützlich, die neue Züchtungsprogramme durchführen wollen. – Samanta Zelasco, Forscherin für Oliven-Genetik, CREA

„Der Olivenbaum (Olea europaea subsp. europaea) ist eine sehr alte Baumart mit einem großen Reichtum an genetischer Vielfalt“, sagte Samanta Zelasco, Forscherin am Zentrum für Oliven-, Obst- und Zitrusfrüchte des Rates für Agrarforschung und Agrarökonomische Analyse (CREA-OFA) in Rende, Kalabrien.

„Zunächst müssen wir klarstellen, dass ‚genetische Vielfalt‘ die wissenschaftliche Definition ist, die in der öffentlichen Debatte im Allgemeinen durch ‚Biodiversität‘ ersetzt wird“, fügte sie hinzu. 

Siehe auch: Genotyp spielt eine bedeutende Rolle beim Fettsäuregehalt von nativem Olivenöl

Laut der letzten offiziellen Berechnung, die CREA im Jahr 2012 auf der Grundlage des Zweiten Berichts der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen über den Zustand der pflanzengenetischen Ressourcen für Ernährung und Landwirtschaft durchgeführt hat, umfasste das in den wichtigsten Ex-situ-Sammlungen der Welt vorhandene Oliven-Keimplasma mindestens 2.629 verschiedene Sorten. 

Italien verfügt über die größte genetische Vielfalt mit 734 Sorten, die im nationalen Register für Obstpflanzensorten aufgeführt sind, das 2020 vom italienischen Landwirtschaftsministerium aktualisiert wurde.

„Italien verfügt über eine sehr hohe Anzahl an Sorten, und die Zusammensetzung seines Oliven-Keimplasmas ist die größte und vielfältigste der Welt“, sagte Zelasco. „Da das Land im Zentrum des Mittelmeers liegt, hat es im Laufe der Jahrtausende hat das Land mehrere historische Ereignisse und Bevölkerungsbewegungen durchlebt, die den Import und Austausch von Pflanzenmaterial begünstigt und zur Bereicherung seines Sorten-Erbes beigetragen haben.“

Heute deuten häufige Berichte über angeblich neue Genotypen auf eine große Genvielfalt hin. Forscher warnen jedoch, dass die genaue Anzahl der Sorten aufgrund zahlreicher Fälle von Synonymie und Homonymie nicht mit Sicherheit bestimmt werden kann.

„Wir haben kürzlich eine eingehende molekulare Untersuchung der italienischen Sorten durchgeführt, wobei wir eine sehr große Anzahl von Markern verwendet haben, die fast das gesamte Genom abdecken“, sagte Zelasco. „Wir haben die Studie noch nicht abgeschlossen, aber wir können bereits sagen, dass vermutlich ein großer Teil des genetischen Materials, vielleicht die Hälfte, durch Fälle von Synonymie repräsentiert wird.“ 

„Das Gleiche gilt wahrscheinlich auch für andere Länder“, fügte sie hinzu. „Dennoch verfügt Italien über eine riesige Anzahl von Sorten, die das Ergebnis lokaler Selektionen sind. In den meisten italienischen Regionen finden wir etwa 30 bis 40 Sorten, also auch auf lokaler Ebene ein breites Genpool.“

Mehrere wissenschaftliche Belege deuten darauf hin, dass das Domestikationsgebiet des Olivenbaums der Levante ist (d. h. die östliche Mittelmeerregion, die das heutige Zypern, Israel, Jordanien, den Libanon, Syrien, Palästina und den größten Teil der Türkei umfasst), von wo aus er sich im gesamten Mittelmeerraum verbreitete. 

Die vegetative Vermehrung spielte eine entscheidende Rolle, weshalb im Oliven-Genpool zahlreiche Fälle von Synonymie zu finden sind – Zelasco führt das Beispiel der toskanischen Sorte Santa Caterina an, die das gleiche molekulare Profil wie die spanische Sorte Gordal Sevillana aufweist. Inzwischen hat sich der Olivenbaum lokal differenziert und viele Sorten hervorgebracht.

„Wenn Fälle von Synonymie, also unterschiedliche Bezeichnungen für dieselbe Sorte, ins Spiel kommen, kann es zu kommerziellen Problemen kommen“, sagte Zelasco. „Rechtliche Streitigkeiten bezüglich der Herkunft von Tafeloliven und nativem Olivenöl extra aus anderen geografischen Gebieten als den in den Produktionsvorschriften für geschützte geografische Angaben (g.g.A.) und geschützte Ursprungsbezeichnungen (g.U.) vorgesehenen geografischen Gebieten, treten immer häufiger auf.“ 

„Die Neu­sequenzierung der Genome der in den Spezifikationen aufgeführten Sorten könnte dazu beitragen, sortenspezifische Marker auszuwählenspezifische Marker auszuwählen, die die einzelnen Sorten eindeutig identifizieren und ein effektiveres genetisches Zertifizierungssystem bieten“, fügte sie hinzu.

Im aktuellen Kontext, in dem die Forschung darauf abzielt, Lösungen im Bereich der Nachhaltigkeit zu finden, kann ein reichhaltiger und vielfältiger Genpool auch nützlich sein, um Gene für Züchtungsprogramme zu gewinnen.

„Eine große Bio­diver­sität ist für Forscher nüt­zlich, die neue Zucht­pro­gramme durch­führen wollen“, sagte Zelasco. „Der erste Schritt besteht darin, das Verhalten einer Sorte auf agronomischer Ebene zu verstehen, um die Gene in ihrer DNA zu identifizieren, die bestimmte Merkmale verbessern, oder vielmehr die Mutationen innerhalb der Gene, die für die Verbesserung der agronomischen Merkmale verantwortlich sind.“

Um die genetische Ausprägung verschiedener Sorten zu beobachten, muss ihr Verhalten in einer einheitlichen Umgebung untersucht werden, daher die Bedeutung von Sammlungen.

„Es dauert Jahre, eine Sorte phänotypisch zu beschreiben und zu charakterisieren, da wir ‚Ertragsjahre‘ und ‚Ertragsausfälle‘ im alternierenden Ertragszyklus des Olivenbaums berücksichtigen müssen und wir solide Daten benötigen, die über mindestens drei oder vier Jahre hinweg wiederholt erhoben werden“, sagte Zelasco. 

„Da die meisten agronomischen Merkmale von der Umwelt bedingt sind, muss der Sortenvergleich auch auf andere Umgebungen ausgedehnt werden, die durch die Sammlungen mit gängigen Sorten präzise repräsentiert werden können“,“, fügte sie hinzu. „Sobald der Vergleich zwischen den Sorten abgeschlossen ist, können wir nachverfolgen, welche Gene beteiligt sind und welche Mutationen für die verbesserten Merkmale verantwortlich sind.“

Derzeit werden solche Mutationen in der innovativen Genomtechnik namens Genom-Editierung genutzt, die Teil der Techniken der assistierten Evolution ist, der neuesten Entwicklung in diesem Bereich. Die Genom-Editierung besteht aus einer punktuellen Modifikation des Genoms an einer bestimmten Stelle und unterscheidet sich damit von der traditionellen Mutagenese, die zufällig wirkt.

„Die verbessernden Mutationen werden durch einen statistischen Ansatz identifiziert, und wir übertragen die DNA nicht, sondern identifizieren die Sequenzen und geben einem Enzymkomplex die Anweisung, der in der Lage ist, die Mutation zu reproduzieren“, sagte Zelasco. 

„Dies ist ein klares Beispiel für die Verbesserung der genetischen Vielfalt des Olivenbaums“, fügte sie hinzu. „Das heißt, wir identifizieren die verbessernden Merkmale und reproduzieren sie in der zu verbessernden Sorte, ohne deren genetischen Hintergrund zu verändern.“

Um ein konkretes Beispiel zu nennen: Carolea, die am weitesten verbreitete Sorte in Kalabrien, ist eine der Sorten, die von CREA-Forschern auf ihre Anfälligkeit für Spilocaea oleaginea untersucht wurde, den Erreger der Pfauenfleckenkrankheit, ein potenziell erhebliches pflanzengesundheitliches Problem darstellt.

„Vor Kurzem haben wir die Anfälligkeit von mindestens 150 Sorten aus unserer Sammlung gegenüber Spilocaea oleaginea phänotypisch untersucht, und werden daher bald in der Lage sein, die verbessernden Mutationen zu identi­fizieren, indem wir den Geno­typ mit dem Phe­no­typ in Ver­bindung bringen“, sagte Zelasco. 

„Die Gene, die für die Reaktion der Pflanze auf den Erreger verantwortlich sind, wurden kürzlich auch von der Forschungsgruppe der Universität Palermo identifiziert“, fügte sie hinzu. „Dann werden wir in den nächsten Jahren wahrscheinlich in der Lage sein, die verbessernde Mutation in dieser Sorte mittels Genom-Editierung zu reproduzieren und somit eine verbesserte Carolea-Sorte zu erhalten, die gegen die Pfauenfleckenkrankheit resistent ist.“

Angesichts der Reduzierung von Pflanzenschutzmaßnahmen bei Pflanzen, die weniger anfällig für bestimmte Krankheiten sind, ebnet die Forschung zu innovativen Genomtechniken den Weg für die Züchtung von Pflanzen, die besser für neue Klimaszenarien geeignet sind.

Schließlich ermöglicht die Erforschung von Keimgut die Wiederentdeckung von Sorten, die beiseite gelegt worden waren und die Eigenschaften aufweisen, die sich im aktuellen Kontext als nützlich erweisen können. 

„Ich kann das Beispiel einer vernachlässigten apulischen Sorte namens Toscanina anführen, die einen sehr hohen Gehalt an Ölsäure und phenolischen Verbindungen aufweist, früh in die Produktion eintritt und dabei recht ertragreich ist, bei mäßiger Alternanz“, sagte Zelasco. 

„Wir testen sie derzeit auf ihre Toleranz gegenüber Wasserstress und biotischem Stress“, fügte sie hinzu. „Diese Art von Informationen fehlt noch, da diese Aspekte erst seit kurzem zu einer Priorität für die wissenschaftliche Welt geworden sind.“

Zum Zeitpunkt der Ver­sch­re­b­en­s­es Artikels stehen fünf neue Akzessionen bereit, in die Sammlung des CREA in Mirto Crosia an der ionischen Küste Kalabriens in der Provinz Cosenza aufgenommen zu werden – die Akzessionen wurden genetisch charakterisiert und weisen einzigartige molekulare Profile auf.

„Es handelt sich um noch unveröffentlichte Akzessionen, also potenzielle neue Sorten, die noch keinen festgelegten Namen haben“, sagte Zelasco. 

Sie präzisierte, dass sie in Kalabrien und anderen italienischen Regionen gefunden worden seien und einige von ihnen aus Wurzelausläufern jahrhundertealter, monumentaler Pflanzen stammten, darunter einer aus dem Wurzelstock des Olivone von Fibbianello in Semproniano, Toskana.

„Monumentale Olivenbäume sind ein interessantes Untersuchungsobjekt, um die Phylogenese der Art zu verstehen“, sagte Zelasco. „Eine sehr gründliche Genomanalyse ermöglicht es uns zu verstehen, wie sich die Art von der Domestizierungsphase bis heute entwickelt hat.“

„Ein aktueller Trend geht in der Tat dahin, Sammlungen von Wildpflanzen anzulegen, und eine neue Sammlung dieser Art wurde kürzlich in Kroatien angelegt“, fügte sie hinzu. „Wir müssen bedenken, dass wildes Olivenmaterial ein Reservoir an neuen Genen ist, die für ein Zuchtprogramm sehr nützlich sind, insbesondere zur Identifizierung widerstandsfähigerer agronomischer Merkmale.“

---