University Park (LabNews Media LLC) – Wissenschaftler der Penn State University haben nach jahrzehntelanger Forschung eine neue, krankheitsresistente Kakaosorte entwickelt. Sie soll das Potenzial haben, die Schokoladenindustrie grundlegend zu verändern, wie die Hochschule mitteilte. Krankheiten, veränderte Wettermuster und andere Umweltbelastungen bedrohten die Kakaoproduktion weltweit und führten zu Versorgungsengpässen und wirtschaftlichen Herausforderungen für Millionen von Bäuerinnen und Bauern.
Die neue Sorte basiert auf Forschung unter Leitung von Mark Guiltinan und Siela Maximova vom College of Agricultural Sciences. „Schokolade ist für Verbraucher ein alltägliches Produkt, das sie im Supermarkt erwarten. Doch hinter diesem Produkt verbirgt sich eine Kulturpflanze und eine Branche, die vor großen Herausforderungen steht“, sagte Guiltinan. „Unser Ziel ist es, Instrumente zu entwickeln, die den Kakaobauern helfen, weiterhin nachhaltig und gewinnbringend Kakao zu produzieren.“
Das Kakao-Forschungsprogramm geht auf eine in den 1980er Jahren eingerichtete, von der Industrie unterstützte Stiftung zurück. Die Universität hat nun einen Lizenzvertrag mit dem auf Kakao spezialisierten Biotechnologieunternehmen AgroNetica abgeschlossen, um die Pflanze weltweit verfügbar zu machen. Das Unternehmen will Feldversuche durchführen und die Pflanzen später direkt an Kakaobauern vermarkten. „Der Fokus lag immer darauf, Kakaobauern und der Industrie zu helfen. Jetzt haben wir einen Partner, dessen Expertise diese Entdeckungen in die reale Anwendung bringt“, sagte Maximova.
Die Forschenden kombinierten Genomsequenzierung und Genomeditierung mit traditioneller Züchtung. Mit CRISPR modifizierten sie das Gen TcNPR3, das als natürliche Bremse des Immunsystems wirkt; die Mutation aktiviert die Abwehr teilweise. Anschließend züchteten sie die Pflanzen so, dass alles transgene Material entfernt wurde und nur die vorteilhafte genetische Veränderung blieb – nach US- und EU-Recht gilt die Pflanze damit nicht als gentechnisch veränderter Organismus. „In einem Fall haben wir nur zwei Basen im gesamten Genom verändert. Von rund 450 Millionen Basen führte diese einzelne Änderung unter Laborbedingungen zu etwa 42 Prozent weniger Krankheit“, sagte Guiltinan.
Die Schwarzfäule, eine besonders zerstörerische Pilzkrankheit, verursacht laut Guiltinan weltweit schätzungsweise 30 Prozent Ernteverluste. Kakao stammt aus dem Amazonasregenwald und wuchs ursprünglich als Unterholzbaum unter einem Waldkanopy; heute wird er in tropischen Regionen Afrikas, Asiens und Lateinamerikas oft unter stark abweichenden Bedingungen angebaut. Traditionelle Züchtung sei langsam, da Kakaobäume etwa drei Jahre bis zur Reife bräuchten; das Klima ändere sich schneller, als sich die Bäume anpassen könnten, sagte Maximova.
Die editierten Pflanzen zeigten im Labor vielversprechende Ergebnisse. Weitere Arbeiten seien jedoch nötig, bevor Landwirte sie kommerziell anbauen könnten. Feldversuche laufen in Zusammenarbeit mit dem US-Landwirtschaftsministerium in Hawaii und Puerto Rico. AgroNetica hat die kommerziellen Rechte an den Pflanzen mit der Mutation für Krankheitstoleranz lizenziert und plant, weitere Merkmale einzuführen, darunter Hitze- und Dürreresistenz, geringere Cadmiumanreicherung, kompaktere Pflanzenarchitektur, schnellere erste Ernte und koffeinfreie Sorten. „Es dauert Millionen von Dollar und viele Jahre, eine neue Kulturpflanzensorte zu Landwirten zu bringen. Deshalb sind Partnerschaften mit Unternehmen, die in Entwicklung, Tests und Einsatz investieren wollen, so wichtig“, sagte Maximova.
Kredit
Mark Guiltinan Penn State
