Wissenschaftler haben herausgefunden, warum Karotten orange sind

Forscher haben das Karottengenom sequenziert und ihre Ergebnisse helfen zu erklären, wie das Gemüse so orange wurde. Sein charakteristischer Farbton kann als Defekt begonnen haben. Die Arbeit, die diese Woche in Nature Genetics veröffentlicht wurde, ist eine der vollständigsten bekannten pflanzlichen Genomanordnungen. Die wilden Vorfahren der Karotten (Daucus carota) haben kleine weiße Wurzeln, und die Wurzeln der ersten domestizierten Karotten – vor etwa 1.100 Jahren in Zentralasien – waren gelb und lila. Erst im Europa des 16.Jahrhunderts hatten wir zuverlässige Berichte über orange Karotten. Diese Farbe ist das Ergebnis hoher Mengen an Pigmenten, die als Carotinoide bezeichnet werden – insbesondere Alpha- und Beta-Carotin, ein Vitamin-A-Vorläufer. Die Pigmente machen sie auch nahrhaft: Karotten sind eine der reichsten Quellen für Vitamin A.

Ein großes internationales Team um Philipp Simon von der University of Wisconsin-Madison hat aus der DNA einer Nantes-Karotte ein hochwertiges Genom zusammengestellt. Sie sequenzierten auch die DNA von 35 verschiedenen Karotten der Gattung Daucus, darunter sowohl wilde als auch kultivierte Exemplare. Von den 32.113 Genen im Genom sind 10.530 einzigartig für Karotten.

Geschnittene Karotten zeigen eine breite Palette von natürlich vorkommenden Carotinoidpigmenten. Shelby Ellison

Das Team identifizierte zwei Gene, die für die Ansammlung von Pigmenten in den Wurzeln von Karotten verantwortlich sein könnten. Sie bestätigten, dass ein zuvor beschriebenes Gen namens Y für den Unterschied zwischen weißen und gelben oder orangefarbenen Karotten verantwortlich ist. Und sie identifizierten ein neues Kandidatengen namens DCAR_032551, das mit der ungewöhnlich hohen Beta-Carotin-Akkumulation der Wurzel zusammenhängt. Beide Gene sind rezessiv, daher werden jeweils zwei Kopien benötigt, damit sich Carotinoide in den Wurzeln der Pflanze ansammeln können.

Interessanterweise war dieser Carotinoidaufbau tatsächlich ein Defekt im Stoffwechselweg, der mit der Lichtsensorik zusammenhängt. „Die Ansammlung von orangefarbenen Pigmenten ist eine Ansammlung, die normalerweise nicht passieren würde“, erklärte Simon. Pflanzen stellen ihre eigene Nahrung durch Photosynthese her, aber da Wurzeln nicht dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, benötigen sie keine photosynthetischen Pigmente wie Carotinoide. Diese Gene wurden wahrscheinlich zufällig von frühen Bauern für die Domestizierung ausgewählt. „Die Karotte hat einen guten Ruf als Kulturpflanze und wir wissen, dass sie eine wichtige Nahrungsquelle ist – insbesondere Vitamin A“, sagte Simon in einer Erklärung. „Jetzt haben wir die Chance, tiefer zu graben, und es ist eine schöne Ergänzung der Toolbox zur Verbesserung der Ernte.“ Karotten gehören zur selben Familie wie Sellerie, Petersilie und Fenchel, und sie sind alle in der gleichen Linie wie Salat und die Sonnenblume. Bisher wurden die Genome von nur zwei Pflanzen dieser Linie sequenziert: Pferdekraut und Artischocke.

Bild im Text: Wilde Karotten blühen. Philipp Simon

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