Forscher aus China und Australien haben das weltweit erste Tomatenmuster vorgestellt, das nach frisch zubereitetem Popcorn riecht. Ermöglicht wurde diese Entwicklung durch die Genbearbeitungstechnologie CRISPR/Cas9, mit deren Hilfe Wissenschaftler gezielt zwei Gene ausgeschaltet haben, die für den Abbau aromatischer Moleküle in den Früchten verantwortlich sind. Das Ergebnis wurde in der begutachteten wissenschaftlichen Fachzeitschrift Journal of Integrative Agriculture veröffentlicht und eröffnet nach Einschätzung der Autoren einen völlig neuen Weg zur Anreicherung der Geschmacks- und Aromaqualitäten von Gemüsekulturen ohne Ertragsverluste.

Warum moderne Tomaten fast nicht mehr riechen

Die Tomate (Solanum lycopersicum) gehört nach wie vor zu den weltweit am häufigsten angebauten und konsumierten Gemüsesorten. In den letzten Jahrzehnten lag der Schwerpunkt der Züchtungsarbeit jedoch vor allem auf der Steigerung von Erträgen, Krankheitsresistenzen und der Standardisierung des Äußeren der Früchte. Infolgedessen ist das natürliche aromatische Potenzial von Tomaten deutlich zurückgegangen: Moderne Hybriden stehen in ihrer Duftintensität hinter älteren Sorten zurück, die noch vor gar nicht langer Zeit in heimischen Gärten angebaut wurden. Genau dieses Problem haben sich Wissenschaftler des Xianhu-Labors (China) und ihre australischen Kollegen vorgenommen.

Das Molekül 2-Acetyl-1-Pyrrolin und die „Bremse“-Gene

Der Schlüssel zum Erfolg war das Molekül 2-Acetyl-1-Pyrrolin (2-AP) — eine Verbindung, die Popcorn und Duftreis ihren charakteristischen Geruch verleiht. Die Wissenschaftler analysierten das Tomatengenom und identifizierten zwei Gene, SlBADH1 und SlBADH2, deren Produkte am 2-AP-Stoffwechsel beteiligt sind. Im Wesentlichen wirken diese Gene wie eine „Bremse“, indem sie die Ansammlung des aromatischen Moleküls in den Früchten begrenzen. Mithilfe von CRISPR/Cas9 schalteten die Forscher beide Gene in der Tomatensorte Alice Craig aus und bewerteten das Ergebnis sowohl einzeln als auch in Kombination.

Vierfache Aromaverstärkung ohne Ertragsverlust

Die Experimente zeigten, dass die Mutation im SlBADH2-Gen allein den 2-AP-Gehalt in den Früchten bereits deutlich erhöhte. Das beeindruckendste Ergebnis wurde jedoch erzielt, als beide Gene gleichzeitig ausgeschaltet wurden: Die Menge des aromatischen Moleküls stieg im Vergleich zu Kontrollpflanzen um das Vierfache. Dies weist auf eine Wechselwirkung zwischen SlBADH1 und SlBADH2 bei der Regulierung des Tomaten-Aromaprofils hin. Gleichzeitig hatten die genetischen Veränderungen keine negativen Auswirkungen auf wichtige agronomische Indikatoren: Blütezeit, Pflanzenhöhe, Fruchtgewicht sowie der Gehalt an löslichen Zuckern, organischen Säuren und Vitamin C blieben im Normbereich.

Vom Labor zu kommerziellen Sorten

Professor Shenchun Xu, Leiter der Studie am Xianhu-Labor, betonte, dass das aktuelle Ergebnis ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Schaffung von Tomaten mit verstärktem Aroma ohne Produktivitätsverlust ist. Laut dem Co-Autor, Assistenzprofessor Peng Zheng, laufen derzeit Arbeiten zur Übertragung der aromatischen Eigenschaft auf kommerzielle Tomatensorten. Experten vergleichen diesen Ansatz mit der Erfahrung bei der Entwicklung von Duftreissorten, bei denen das ähnliche 2-AP-Molekül die Grundlage für eine gesamte Züchtungsrichtung bildete. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass Verbraucher in Zukunft Gemüse mit einem einzigartigen Geruch und Geschmack wählen können und der Marktwert solcher Produkte aufgrund der höheren Verbraucherattraktivität steigen wird.

Perspektiven und Grenzen der Technologie

Trotz beeindruckender Laborergebnisse bleibt der Weg vom Versuchsbeispiel zum Massenprodukt anspruchsvoll. Popcorn-aromatisierte Tomaten finden möglicherweise nicht bei allen Verbrauchern Anklang, und die regulatorischen Anforderungen für gentechnisch veränderte Produkte variieren von Land zu Land. Dennoch ermöglicht die CRISPR/Cas9-Technologie, wie die Autoren der Studie anmerken, eine gezielte Korrektur des Aromaprofils ohne Einführung fremder Gene, was das Genehmigungsverfahren in einigen Ländern vereinfacht. Langfristig könnten ähnliche Ansätze auf andere Gemüsekulturen — von Paprika bis Gurken — ausgeweitet werden, um eine neue Generation von Produkten mit einem angereicherten Geschmacksprofil zu schaffen.