Pressemitteilung 2024/060 vom

Angesichts des Klimawandels, der den Kaffeeanbau bedroht, untersuchen Expert:innen des weltgr??ten Nahrungsmittelkonzerns Nestlé, wie fortschrittliche Datenwissenschaft und künstliche Intelligenz genutzt werden k?nnen, um die Auswahl und Züchtung klimaresistenterer Pflanzen zu unterstützen. Zusammen mit Forschenden unter anderem von Wissenschaftseinrichtungen in Brasilien, Frankreich und den USA haben sie ihre neuesten Ergebnisse in der Fachzeitschrift ?Nature Genetics“ publiziert. Beteiligt daran waren auch Prof. Dr. Peter Florian Stadler, Direktor des Interdisziplin?ren Zentrums für Bioinformatik (IZBI) der Universit?t Leipzig, und Dr. Jan Engelhardt von der Universit?t Wien, der w?hrend seiner Promotion an der Universit?t Leipzig gearbeitet hat.

Es gibt zwar mehr als 120 Kaffeesorten, aber rund 70 Prozent der weltweiten Kaffeeproduktion gehen auf die Sorte Arabica zurück. Sie vertr?gt jedoch steigende Temperaturen weniger gut und ist anf?lliger für Krankheiten. Au?erdem schrumpft durch den Klimawandel die Anbaufl?che, auf der Kaffee angebaut werden kann, und die Wasserknappheit führt zu erheblichen Ertragseinbu?en.

Pflanzenwissenschaftler:innen sind daher auf der Suche nach neuen Arabica-Sorten, die widerstandsf?higer gegen Krankheiten und Trockenheit sind. Im Rahmen dieser Arbeit haben die Expert:innen ein Arabica-Referenzgenom entwickelt, nunmehr verfügbar in einer ?ffentlich zug?nglichen digitalen Datenbank. Dies erleichtert die Analyse verschiedener Merkmale der Kaffeesorte, um spezifische Eigenschaften wie bessere Ertr?ge, die Gr??e der Kaffeekirschen und eine gr??ere Widerstandsf?higkeit gegen Krankheiten oder Trockenheit sowie Geschmacks- oder Aromamerkmale zu ermitteln.

?Nachdem das neue Genom sequenziert war, musste es annotiert werden, wie wir fachsprachlich sagen“, berichtet Dr. Jan Engelhardt. ?Dabei werden zum Beispiel Teilbereiche identifiziert, die Informationen zur Herstellung von sogenannten Boten-RNAs beinhalten. Diese Ribonukleins?ure-Moleküle k?nnen sozusagen zu Proteinen übersetzt werden.“ Es gebe aber auch ?die nicht-codierenden RNAs“ mit wichtigen Funktionen in der Regulation und Koordination jeder Zelle. ?Das ist unsere Spezialit?t“ erg?nzt Professor Peter Florian Stadler. ?Im Rahmen der internationalen Zusammenarbeit hat unsere Gruppe die Teilbereiche des Genoms identifiziert, die nicht-codierende RNAs darstellen.“ Beteiligt war auch der damalige Gastwissenschaftler Alexandre Rossi Paschoal.

Das Referenzgenom soll nun dabei helfen, wichtige genetische Marker im Arabica-Genom zu identifizieren, die für bestimmte Merkmale bei erwachsenen Pflanzen verantwortlich sind. Das Ziel: neue und verbesserte Arabica-Kaffeesorten identifizieren, ausw?hlen und züchten.

Publikation in Nature Genetics: “The genome and population genomics of allopolyploid Coffea arabica reveal the diversification history of modern coffee cultivars” (auf Deutsch in etwa: “Das Genom und die Populationsgenomik von allopolyploidem Arabica-Kaffee offenbaren die Diversifizierungsgeschichte der modernen Kaffeesorten“
DOI: 10.1038/s41588-024-01695-w