Arabica-Kaffee: Forschende entwickeln neue Datenbank zur besseren Identifizierung klimaresistenterer Pflanzen
Angesichts des Klimawandels, der den Kaffeeanbau bedroht, untersuchen Expert:innen des Nahrungsmittelkonzerns Nestlé, wie fortschrittliche Datenwissenschaft und künstliche Intelligenz genutzt werden können, um die Auswahl und Züchtung klimaresistenterer Pflanzen zu unterstützen. Zusammen mit Forschenden u.a. von Wissenschaftseinrichtungen in Brasilien, Frankreich und den USA haben sie ihre neuesten Ergebnisse in der Zeitschrift „Nature Genetics“ publiziert. Beteiligt waren auch Prof. Dr. Peter Stadler, Direktor des Interdisziplinären Zentrums für Bioinformatik der Universität Leipzig, und Dr. Jan Engelhardt von der Universität Wien, der während seiner Promotion in Leipzig gearbeitet hat.15.04.2024, 16:16:30
Dipl.-Journ. Carsten Heckmann, Universität Leipzig
Es gibt zwar mehr als 120 Kaffeesorten, aber rund 70 Prozent der weltweiten Kaffeeproduktion gehen auf die Sorte Arabica zurück. Sie verträgt jedoch steigende Temperaturen weniger gut und ist anfälliger für Krankheiten. Außerdem schrumpft durch den Klimawandel die Anbaufläche, auf der Kaffee angebaut werden kann, und die Wasserknappheit führt zu erheblichen Ertragseinbußen. Pflanzenwissenschaftler:innen sind daher auf der Suche nach neuen Arabica-Sorten, die widerstandsfähiger gegen Krankheiten und Trockenheit sind. Im Rahmen dieser Arbeit haben die Expert:innen ein Arabica-Referenzgenom entwickelt, nunmehr verfügbar in einer öffentlich zugänglichen digitalen Datenbank. Dies erleichtert die Analyse verschiedener Merkmale der Kaffeesorte, um spezifische Eigenschaften wie bessere Erträge, die Größe der Kaffeekirschen und eine größere Widerstandsfähigkeit 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 Ribonukleinsäure-Moleküle können 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 Spezialität“ ergänzt 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, auswählen und züchten.