Italien richtet eine große Oliven-Genbank ein, um die weltweite Artenvielfalt zu schützen

Das Institut für Biowissenschaften und Bioressourcen (CNR-IBBR) in Perugia hat in Gubbio, Umbrien, eine der weltweit größten Oliven-Genbanken eingerichtet.

Aufbauend auf der umfassenden Expertise des Forschungszentrums im Bereich der Genomik zielt die neue Infrastruktur darauf ab, die weltweite biologische Vielfalt der Olivenbäume zu erhalten und gleichzeitig wissenschaftliche Innovationen sowie langfristige Widerstandsfähigkeit zu fördern.

Die „Königin“ der Synonyme weltweit ist die Sorte „Frantoio“, für die wir in Italien über 20 Synonyme und im Ausland mehrere weitere identifiziert haben. – Roberto Mariotti, technischer Koordinator, Domus Olear∑

Die Sammlung mit dem Namen „Domus Olear∑“, die bei der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen unter dem Code INSTCODE: ITA481 registriert ist, entstand im Anschluss an eine umfassende molekulare Charakterisierung unter Verwendung einer einzigartigen internationalen Datenbank mit mehr als 10.000 Oliven-Genotypen aus Olivenanbauländern weltweit.

Die Forscher identifizierten mehr als 3.000 einzigartige Genotypen aus 32 Ländern. Davon wurden bislang 454 genetisch unterschiedliche Sorten aus 27 Ländern durch Veredelung angepflanzt.

Hinzu kamen mehr als 400 wilde Olivengenotypen und Unterarten aus bestehenden Sammlungen sowie Samen, die in Gewächshäusern und CNR-Depots aufbewahrt wurden, wodurch sich die Gesamtzahl der genetisch einzigartigen Akzessionen auf mehr als 800 erhöhte.

Der griechische Großbuchstabe Sigma (∑), der in der Mathematik zur Kennzeichnung einer Summation verwendet wird, symbolisiert das Bestreben der Sammlung, die Gesamtheit der Oliven-Akzessionen weltweit zu repräsentieren.

Die Sammlung erstreckt sich über rund 10 Hektar und befindet sich im Ortsteil Montelovesco von Gubbio auf dem Landgut Di Murro, das die betriebliche Verwaltung kostenlos übernimmt und die Einhaltung der CNR-IBBR-Protokolle gewährleistet.

„Im Rahmen umfangreicher Forschungsprojekte, die in den letzten vier Jahren in unseren CNR-IBBR-Labors durchgeführt wurden, haben wir über 10.000 DNA-Proben mithilfe eines standardisierten Satzes molekularer Marker analysiert“, erklärte die wissenschaftliche Koordinatorin Soraya Mousavi gegenüber der Olive Oil Times.

„Wir konnten etwa 3.000 einzigartige genetische Profile unterscheiden, die nach unserem derzeitigen Kenntnisstand die heute weltweit existierenden Olivenbaum-Akzessionen repräsentieren“, fügte sie hinzu.

„Wir verwenden bewusst den Begriff ‚Akzession‘ neben ‚Sorte‘, da dieses Konzept das gesamte Spektrum der genetischen Ressourcen umfasst“, sagte Mousavi. „Es umfasst nicht nur kultivierte und registrierte Sorten, sondern auch monumentale und einzigartige Exemplare, wie die Patriarchen von Kreta, die historischen Bäume von Malta, die Bestäuber aus Algerien und die jahrhundertealten Unterlagen aus dem östlichen Mittelmeerraum und Westasien.“

Mousavi erklärte, dass wilde Olivenbäume (Olea europaea subsp. europaea var. sylvestris) eine unschätzbare genetische Ressource innerhalb der Genbank darstellen. Sie kommen zwar noch in Reliktpopulationen in mehreren Regionen vor, sind jedoch zunehmend durch die vom Menschen verursachte Veränderung ihrer natürlichen Lebensräume bedroht.

Die Sammlung umfasst zudem fünf Unterarten von Olea europaea: guanchica von den Kanarischen Inseln; cerasiformis aus Portugal, insbesondere von Madeira; maroccana aus Marokko; laperrinei aus den Gebirgszügen der Sahara; sowie cuspidata, deren Verbreitungsgebiet sich über Ostafrika, die Arabische Halbinsel, den Iran, Pakistan und China erstreckt.

Aktuelle phylogenetische Forschungen deuten darauf hin, dass cuspidata der Vorfahr der anderen Unterarten sein könnte, einschließlich der Kulturformen.

„Die in der Domus Olear∑-Sammlung gepflanzten Akzessionen sind das Ergebnis von über vierzig Jahren Arbeit, die von CNR-Instituten der Beschaffung, Erhaltung und Charakterisierung von Keimplasma gewidmet war und oft im Rahmen historischer internationaler Kooperationsprojekte durchgeführt wurde“, sagte Mousavi.

„Alle 3.000 einzigartigen Genotypen in einer einzigen Plantage zu vereinen, wäre eine außergewöhnliche Leistung, aber aus betrieblicher und pflanzengesundheitlicher Sicht wäre dies komplex, da die rechtlichen Rahmenbedingungen für den grenzüberschreitenden Transport von Pflanzenmaterial heute zu Recht viel strenger sind als in der Vergangenheit“, fügte sie hinzu.

„Biosicherheitsprotokolle und vorbeugende Quarantänen sind unerlässlich, um die Ausbreitung von Krankheitserregern zu verhindern, können jedoch die Vermehrung und Etablierung von Akzessionen aus außereuropäischen Gebieten erschweren“, sagte Mousavi. „Dennoch ist es uns dank offizieller Vereinbarungen mit nationalen und internationalen Institutionen und mit Unterstützung qualifizierter Baumschulbetreiber gelungen, eine bemerkenswerte Anzahl genetisch unterschiedlicher Sorten zu etablieren.“

Im Rahmen des Omibreed-Projekts validierten Forscher und Techniker jede Pflanze durch die Analyse des genetischen Erbguts der CNR-Sammlungen und Versuchsfelder, insbesondere der vom CNR-IBE verwalteten Sammlung auf dem Versuchsbetrieb Santa Paolina in Follonica.

Die Forscher analysierten zudem Hunderte von Akzessionen aus dem Baumschulbereich.

Mit Unterstützung nationaler und europäischer Projekte wie REACH-XY und Bexyl sowie Dutzenden von Kooperationen mit öffentlichen und privaten Einrichtungen soll die Bank laut den Forschern als Freilandlabor dienen.

„Eine häufig gestellte Frage unter Fachleuten und Liebhabern der Branche ist, wie viele Olivensorten es weltweit oder in einem bestimmten Land gibt – ein Thema, das bisher oft zu lückenhaften oder widersprüchlichen Antworten geführt hat“, sagte der technische Koordinator Roberto Mariotti.

„Heute liefert uns die Molekulargenetik endlich die objektiven Werkzeuge, um einzigartige Sorten klar zu definieren und eindeutig von Synonymen und Homonymen zu unterscheiden“, fügte er hinzu.

Mariotti erklärte, eine Sorte gelte als genetisch einzigartig, wenn offizielle, international validierte molekulare Marker nachweisen, dass sich ihr genetisches Profil von jedem anderen bekannten Profil unterscheidet. In vielen Fällen zeige die DNA-Analyse, dass Sorten, die lokal unter verschiedenen Namen bekannt sind, dieselbe genetische Identität aufweisen.

„Die weltweite ‚Königin‘ der Synonyme ist die Sorte Frantoio, für die wir in Italien über 20 Synonyme und im Ausland mehrere weitere identifiziert haben“, sagte Mariotti.

„Umgekehrt tragen viele Olivenbäume denselben Namen, der oft von morphologischen oder traditionellen Merkmalen abgeleitet ist, wie beispielsweise Rosciola, Tonda, Dolce, Ogliarola, Olivastro, Mission, Chemlali, Abou und Baladi, doch ihre DNA-Sequenzen unterscheiden sich vollständig“, fügte er hinzu. „Mit dieser Arbeit konnten wir alle derartigen Fälle identifizieren und klären.“

Die Sammlung umfasst derzeit 316 genetisch einzigartige Sorten aus Italien, das laut den Forschern über die weltweit größte bekannte genetische Vielfalt an Olivenbäumen verfügt.

Domus Olear∑ ermöglicht es Forschern, zu beobachten, wie sich verschiedene Olivensorten unter denselben Umweltbedingungen verhalten, und so ihr Verständnis für deren Reaktionen auf biotischen und abiotischen Stress zu verbessern.

Zudem dient es als genetisch gesicherter Vermehrungskern für zukünftige Studien in den Bereichen Züchtung, Genom-Editierung und globale Programme zur Verbesserung des Oliven-Keimplasmas.

Jede Sorte wird in drei randomisierten Wiederholungen gepflanzt, die gemäß den für Forschungszwecke festgelegten statistischen Kriterien auf drei separate Versuchsblöcke verteilt sind.

„Der erste Block dient zudem Bildungs- und Demonstrationszwecken und ist alphabetisch nach Ländern oder Regionen geordnet“, sagte Mariotti.

„Ein Bereich ist Wildolivbäumen gewidmet, und ein besonderes Merkmal der Sammlung ist die Agora, ein kreisförmiger Bereich, in dem 12 ‚besondere‘ Akzessionen der Unterart Olea europaea sowie mehrere außergewöhnliche Exemplare untergebracht sind, die bei der Einweihung am 18. September vorgestellt werden“, fügte er hinzu.

Die Anzahl der in der Sammlung vertretenen Länder könnte sich erhöhen, da der Bereich „Coming Next“ eingerichtet wird, um neue Sorten und Akzessionen aufzunehmen.

In diesem Bereich wird Pflanzenmaterial von öffentlichen und privaten Partnern aus aller Welt untergebracht, das unter strengen pflanzengesundheitlichen Vorschriften vermehrt und vor der endgültigen Anpflanzung genetisch zertifiziert wird.

Die Forschungsgruppe des CNR-IBBR hat zudem ein Programm rund um die Genbank entwickelt, das wissenschaftliche Öffentlichkeitsarbeit und Technologietransfer kombiniert, um agronomische Praktiken im Olivenanbau zu unterstützen.

Für Schulen, Universitäten und Fachleute aus der Industrie werden Bildungsprogramme angeboten, deren Schwerpunkt auf der Erhaltung der genetischen Vielfalt, der Evolution der Art und der Anpassung an den Klimawandel liegt.

Bildungs- und Multimedia-Ressourcen werden als digitale Brücke zwischen der Sammlung und den Forschungslabors dienen und neben Informationen zu einzelnen Akzessionen, die von der Forschungsgruppe und ihren Partnern bereitgestellt werden, auch phänotypische, qualitative und quantitative Daten hervorheben.

Im Rahmen von Vorführungen und Workshops im Freien werden die vegetativen Merkmale und Unterschiede zwischen wilden Unterarten, historischen „Patriarchen“ und modernen kommerziellen Sorten veranschaulicht.

Die Sammlung wird zudem kulturelle Programme und Initiativen im Bereich des Oleotourismus unterstützen.

„Die auf dem Landgut Di Murro eingerichtete wissenschaftliche Sammlung der Domus Olear∑ wurde mit einem offenen Ziel konzipiert: nicht als Katalog, der ausschließlich Fachleuten vorbehalten ist, sondern als lebendige Infrastruktur, die Wissenschaftlern, Schülern und Studenten aller Bildungsstufen, Erzeugern aus aller Welt sowie Liebhabern zugänglich ist, die diese wichtige Quelle der Vielfalt entdecken möchten“, sagte Landgutleiter Silvano Di Murro.

„Insbesondere werden wir ein Bildungsprojekt entwickeln, um den Besuch eines Olivenhains in ein wahrhaft eindringliches Erlebnis zu verwandeln, bei dem ein Spaziergang zwischen den Reihen zu einer Reise durch die biologische Vielfalt der Olivenbäume wird, die die kleinen und großen Unterschiede zwischen den einzelnen Akzessionen offenbart“, fügte er hinzu.

Das genetische Material der Sammlung steht nun für den Austausch mit bedeutenden Genbanksammlungen weltweit zur Verfügung, darunter die Versuchsfarm CNR-IBE Santa Paolina; die Einrichtungen des CNR-IBBR und des CNR-ISAFOM in Lugnano in Teverina und Assisi; die CREA-OFA-Sammlungen in Italien; die Weltbanken für Oliven-Keimplasma in Córdoba (Spanien), Marrakesch (Marokko) und Izmir (Türkei) sowie weitere vom Internationalen Olivenrat verwaltete Sammlungen.

Forscher erklärten, die Sammlung stelle zudem einen strategischen Vorteil für die internationale Zusammenarbeit und die Ernährungssicherheit dar und stärke damit die Rolle Umbriens und Italiens bei der Erhaltung der genetischen Ressourcen der Olive weiter.

Ein weiteres Ziel ist es, sicherzustellen, dass wissenschaftliche Fortschritte in wirtschaftliche Vorteile für die Erzeuger und den gesamten Olivensektor münden.

Die Arbeitsgruppe erklärte, dass die Identifizierung resistenter und anpassungsfähiger Genotypen die Nachhaltigkeit der Lieferkette stärken und die Einkommen der Erzeuger angesichts sich ändernder klimatischer Bedingungen schützen könnte. Die Erforschung von Sekundärmetaboliten könnte zudem die Entwicklung hochwertigerer Oliven und Öle mit größerem kommerziellen Wert unterstützen.

„Abschließend möchten wir allen Labormitarbeitern und Feldtechnikern von ganzem Herzen unseren tief empfundenen Dank aussprechen“, sagten Mousavi, Mariotti und Di Murro.

„Die Schaffung dieser globalen Sammlung ist das greifbare Ergebnis einer außergewöhnlichen Synergie, in der die Strenge wissenschaftlicher Analyse und das Engagement für die Pflege des Landes zusammenkommen“, fügten sie hinzu. „Ohne die Leidenschaft, das Fachwissen und das tägliche Engagement jedes Einzelnen wäre eine solch wertvolle wissenschaftliche und agronomische Errungenschaft zum Schutz der Biodiversität nicht möglich gewesen.“