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Freitag, 01.07.2016
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Gen für Apfelaroma identifiziert

Wichtiger Schritt zur Aufklärung molekularer Grundlagen und zur gezielten Geschmackszüchtung gelungen

Ein internationales Forscherteam ist bei der Suche nach den Aroma-Genen des Apfels einen entscheidenden Schritt weiter gekommen. Die Wissenschaftler identifizierten in ihrer neuen Studie in der Zeitschrift „Molecular Breeding“ das Schlüssel-Gen für Fruchtestergehalte in bevorzugten Geschmackstypen. Die Ergebnisse haben große Bedeutung für eine gezielte Geschmackszüchtung beim Apfel.
Verschiedene Äpfel

Verschiedene Äpfel

„Über Geschmack lässt sich streiten“, sagt ein Sprichwort. Wie um diese Aussage Lügen zu strafen, weisen jedoch nahezu alle erfolgreichen Apfelsorten auf dem deutschen und internationalen Markt Aromaprofile mit einem besonders hohen Anteil an Fruchtestern auf. Dies haben wissenschaftliche Verkostungen von Äpfeln über mehrere Jahre am Julius Kühn-Institut (JKI) ergeben. Die Verkoster bevorzugten einhellig bestimmte Typen aromatisch-fruchtiger Äpfel. Der von Züchtern und Aromaforschern als „Estertyp“ bezeichnete Aromaeindruck der reifen Äpfel zeichnet sich durch eine Kombination von Geruchsnoten aus, die auf verschiedenen Fruchtestermustern basieren.

Züchtung dauert 20 Jahre


Die gezielte Züchtung von Apfeltypen mit bestimmten Aromaeigenschaften ist ein langwieriger und zufallsbehafteter Prozess. Er dauert 20 oder mehr Jahre. Obwohl mehr als 300 aromagebende Substanzen bekannt sind, weiß man über die Vererbung der Aromamuster wenig. Will man jedoch den Zuchtprozess beschleunigen, führt kein Weg an Selektionsverfahren auf der Ebene der beteiligten Aroma-Gene vorbei, die man zunächst kennen muss. In einem ersten Schritt wurde am JKI eine Methode entwickelt, mit der sich Aromamuster von Äpfeln effektiv bestimmen lassen.

Die „Geschmacksmessung“ mit Hilfe hoch-sensitiver Gaschromatographie wurde auf 102 Apfelsorten angewendet. Die Wissenschaftler erfassten und dokumentierten anschließend ihre biochemischen Aromaprofile. „Hinsichtlich ihres Gehaltes an aromaaktiven Estern kristallisierten sich wenige Gruppen heraus. Etwa ein Drittel der Sorten wies normale bis hohe Estergehalte auf. Bei einem weiteren Drittel wurden so gut wie keine dieser Fruchtester gemessen“, sagt Detlef Ulrich vom JKI in Quedlinburg.


Gen MdAAT1 im Visier


Seine Ergebnisse flossen in die molekularbiologischen Arbeiten zur Suche nach dem entscheidenden Gen ein. Zunächst wurde eine bioinformatische Analyse der kürzlich von den italienischen Projektpartnern (IASMA) vorgestellten vollständigen Genomsequenz des Apfels durchgeführt.

Daraufhin analysierten die Forscher am JKI in Dresden das als möglicher Kandidat identifizierte Gen MdAAT1 für die 102 gaschromatographisch untersuchten Sorten genauer (partiell sequenziert). „Es stellte sich heraus, dass schon kleine Unterschiede in der Abfolge der Basen im MdAAT1-Gen mit der Eigenschaft, viel oder wenig Ester zu produzieren, einhergehen“, berichtet Frank Dunemann. Der Austausch einzelner genetischer Buchstaben innerhalb der Gensequenz führt also zu veränderten Aromaprofilen.

Eindeutige Buchstabenkombinationen


Sowohl für Sorten ohne Ester als auch für Sorten des bevorzugten „Estertyps“ fanden die Wissenschaftler eindeutige Buchstabenkombinationen. Sehr wahrscheinlich ist das Gen MdAAT1, das das Enzym Alkoholacyltransferase steuert, für die hohe Variabilität der Estergehalte in den verschiedenen Apfelsorten verantwortlich. Bisher fehlte das genetische Basis-Wissen über die wichtigsten etwa zwanzig Schlüsselkomponenten, die maßgeblich das Aroma einer Apfelsorte prägen.

Deshalb ist die erfolgreiche Ableitung dieses molekularen Markers für den Estergehalt ein wichtiger Schritt in Richtung einer gezielten Geschmackszüchtung beim Apfel, so die Forscher. (Molecular Breeding, 2011, Online first; doi:10.1007/s11032-011-9577-7)
(Julius Kühn-Institut, 23.05.2011 - DLO)