Tomate

Die wärmeliebende Pflanze wird von den Tropen bis in die gemäßigten Regionen, dort meist im Gewächshaus, angebaut.

Die Tomate erhielt erst nach dem Ersten Weltkrieg eine wirtschaftliche Bedeutung. Wichtigste Anbauländer sind heute China, Indien, USA, Türkei und Ägypten.

Die Frucht wird roh verzehrt oder verarbeitet zu Ketchup, Püree, Saft, Konserven- und Fertigprodukten wie z.B. Pizza und Nudelgerichten.

Weltweit werden rund 80 Prozent der Tomatenernte industriell verarbeitet.

Beispiele Forschung und Entwicklung (Gentechnik, neue Züchtungsverfahren)

Reifeverzögerung. Verantwortlich für das Weichwerden von Tomaten und anderen Früchten ist unter anderem das Enzym Polygalacturonase. Dieses baut Pektin ab, eine Stützsubstanz in Zellwänden, die pflanzlichen Geweben Festigkeit verleiht. Wird die Bildung dieses Reife-Enzyms unterdrückt - wie bei der „Anti-Matsch-Tomate“ der frühen 1990er Jahre durch eine Blockade des betreffenden Gens -, können die Früchte am Strauch ausreifen und so Aroma und eine produkttypische Färbung entwickeln, sind aber dennoch länger lager- und transportfähig.

Bis heute ist die Reifeverzögerung bei Tomaten ein wichtiges Züchtungsziel. Ein Forschungsteam aus Großbritannien und den USA hat zum Beispiel ein Enzym entdeckt, das eine Schlüsselrolle beim Weichwerden von Tomaten spielt und ebenfalls die festen Zellwände abbaut. Durch Blockieren oder Modifizieren des Gens für dieses Enzym bleiben die Früchte fest und stabil, auch wenn sie ganz ausgereift sind. Andere Reifeprozesse, wie z.B. die Entwicklung von Geschmack und Aroma, werden davon nicht beeinflusst.

Sorten mit längerer Haltbarkeit lassen sich auch mit modernen nicht-gentechnischen Züchtungsmethoden erzeugen.

Samenlose Früchte (Parthenokarpie). Japanischen Wissenschaftlern ist es gelungen, mit Hilfe der Gen-Schere CRISPR/Cas kernlose Tomaten zu erzeugen. Dabei wurde ein für die Fruchtentwicklung wichtiges Gen (IAA9) stillgelegt.

Anreicherung mit Vitaminen und gesundheitsfördernden Stoffen wie Carotinoide, Lycopin, Folsäure, Omega-3-Fettsäuren, Flavonoide. Chinesische Wissenschaftler konnten mit Hilfe von CRISPR/Cas Tomaten mit einem stark erhöhten Lycopin-Gehalt erzeugen.

Das japanische Startup-Unternehmen Sanatech Seed hat mit CRISPR/Cas eine Tomate entwickelt, die fünfmal so viel Gamma-Amino-Buttersäure (GABA) enthält wie normale Tomaten. GABA ist ein wichtiger Botenstoff im Körper, der entspannend und Blutdruck senkend wirken soll. Die genom-editierte Tomate Sicilian Rouge High GABA ist in Japan seit Dezember 2020 für Anbau und Verzehr zugelassen. Nachdem erste Tomatenpflanzen im Mai 2021 kostenlos an Hobbygärtner verteilt worden waren und das Feedback sehr positiv war, begann im September der Online-Verkauf von frischen Tomaten. Auch Saatgut kann inzwischen bestellt werden.

Am John Innes Centre in Großbritannien werden verschiedene Ansätze verfolgt, Tomaten mit wertvollen Inhaltsstoffen anzureichern. So wurde zuletzt eine Tomate entwickelt, die in den Blättern und Früchten Provitamin D anreichert. Mit Hilfe von CRISPR/Cas wurde dafür ein Gen (Sl7-DR2) ausgeschaltet. Vitamin D wird bei ausreichender Sonneneinstrahlung über die Haut gebildet und in geringerem Maße mit der Nahrung aufgenommen. In hiesigen Breiten tritt bei vielen Menschen ein Vitamin D-Mangel auf. Die Provitamin D-angereicherten Tomaten sollen dazu beitragen, den Körper ausreichend mit Vitamin D zu versorgen. Aus den Blättern kann das Provitamin D extrahiert werden und zur Herstellung von Vitamin D-Präparaten dienen.

Einen ähnlichen Ansatz verfolgt ein Forschungsteam aus Süd-Korea: Mit der Gen-Schere wurde ein verwandtes Gen (SIDWF5A) ausgeschaltet, woraufhin sich in den Tomatenfrüchten Provitamin D anreicherte. Nun muss noch geprüft werden, wie stabil das Provitamin D in den Früchten ist und wie es vom Körper aufgenommen wird. Ziel ist es, die genomeditierten Tomaten 2026 für den Verkauf freigeben zu können.

Am Norfolk Plant Sciences, einer Ausgründung des John Innes Centre und des The Sainsbury Laboratory, wurde eine Tomate entwickelt, die durch Übertragung von zwei Genen aus dem Löwenmäulchen Pflanzenfarbstoffe bildet, welche z.B. auch in Blaubeeren oder schwarzen Johannisbeeren vorkommen (Anthocyane). Deshalb ist diese Tomate violett. Anthocyane sind Antioxidantien, die entzündungshemmend wirken, vor bestimmten Krebsarten schützen sollen und andere positive gesundheitliche Wirkungen haben. Es gibt bereits Sorten mit violetter Schale, diese weisen aber im Fruchtfleisch nicht ausreichend hohe Mengen an Anthocyanen auf, um eine gesundheitlich positive Wirkung zu haben. Die gv-Tomaten wurden im September 2022 in den USA zur Vermarktung freigegeben, eine Markteinführung soll bald folgen.

Resistenzen gegen Schädlinge und Pflanzenkrankheiten.

• Miniermotte. Einem Forschungsteam in Spanien ist es gelungen, Tomaten mit einer Resistenz gegen die Tomaten-Miniermotte auszustatten. Dafür wurden zwei Abwehrgene aus Gerste übertragen. Es zeigte sich, dass diese Resistenz sehr spezifisch nur gegen den Schädling wirksam ist. Zudem wurden in den transgenen Tomaten pflanzeneigene Schutzmechanismen aktiviert wie etwa das Anlocken von Nützlingen durch Aussenden bestimmter Geruchsmoleküle. Die Tomaten-Miniermotte wurde 2006 nach Spanien eingeschleppt, verbreitet sich seitdem im Mittelmeerraum und bedroht dort den Tomaten-Anbau.
• Viren als Krankheitserreger. Das Jordanvirus (Tomato brown rugose fruit virus ToBRFV) ist ein sich weltweit ausbreitender Schaderreger an Tomaten, der zum Welken der Blätter und schließlich zum Absterben der gesamten Pflanze führen kann. Inzwischen tritt er auch in Europa auf. Eine Behandlung befallener Pflanzen ist nicht möglich. Von der Modellpflanze Arabidopsis thaliana weiß man, dass die Viren zwei bestimmte Gene (TOM1, TOM3) benötigen, um sich vermehren zu können. Ein Forschungsteam aus Japan hat in einer Tomatensorte mit CRISPR/Cas vier TOM1-Genvarianten ausgeschaltet. Die editierten Tomaten wiesen einige Tage nach Infektion mit Jordanviren keine Viren mehr auf, während die unveränderten Kontrollpflanzen starken Virenbefall zeigten. - In einem anderen Projekt in Israel wurden TOM1 und TOM3 inaktiviert, ebenfalls unter Verwendung der Gen-Schere. Auch hier erwiesen sich die editierten Tomaten als weitaus resistenter im Vergleich zu den unveränderten Pflanzen derselben Sorte. Unterschiede gab es aber zwischen verschiedenen Tomatensorten.
• Pilzkrankheiten. In einem Gemeinschaftsprojekt aus Deutschland, Großbritannien und China wurden mit CRISPR/Cas Tomaten entwickelt, die gegen Mehltau resistent sind. Dafür wurde das Anfälligkeits-Gen für Mehltau gezielt ausgeschaltet

Bessere Toleranz gegen abiotischen Stress (Hitze, Trockenheit, Salz, Kälte). Indische Wissenschaftler haben ein Gen aus Tabak in Tomaten eingebracht, das den Wasserhaushalt in den Pflanzenzellen reguliert. In ersten Versuchen zeigten die so veränderten Tomaten eine verbesserte Toleranz gegenüber Salz-, Trocken- und Kältestress.

In Chile arbeitet man daran, mit Hilfe von CRISPR/Cas Tomaten zu entwickeln, die erhöhte Salzgehalte im Boden besser vertragen und weniger Wasser benötigen.

Freilandversuche mit gv-Tomaten

Die Karte zeigt, in welchen Ländern Freilandversuche durchgeführt wurden.

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