Chromosomentausch bei Tempranillo-Klon VP11 verringert die Fruchtbarkeit, erhöht aber die Krankheitsresistenz

Eine kürzlich durchgeführte genetische Studie hat die Ursache für ein einzigartiges Merkmal bei VP11, einem kommerziellen Klon der Rebsorte Tempranillo, ermittelt. Forscher der Vitigen-Gruppe am Instituto de Ciencias de la Vid y del Vino (ICVV) in Spanien haben herausgefunden, dass die lockeren Trauben und der geringere Fruchtansatz von VP11 mit einer spezifischen Chromosomenumlagerung zusammenhängen. Diese Erkenntnis könnte erhebliche Auswirkungen auf den Weinbau haben, insbesondere in Regionen, in denen Krankheitsdruck und Fruchtqualität ein großes Problem darstellen.

VP11 wurde ursprünglich aus einem alten Rebstock in Elvillar, Álava, Spanien, wegen seiner lockeren Trauben ausgewählt, die mit einer gleichmäßigeren Reifung der Beeren und einem geringeren Auftreten von Krankheiten wie der Traubenfäule verbunden sind. Im Vergleich zu herkömmlichen Tempranillo-Klonen produziert VP11 etwa 50 % weniger lebensfähige Pollen und weniger Samen pro Beere, was auf eine geringere Fruchtbarkeit sowohl der männlichen als auch der weiblichen Gameten hindeutet.

Um die genetische Grundlage dieser Merkmale zu verstehen, führte das Forschungsteam eine Ganzgenomsequenzierung mit der Long-Read-Technologie durch. Sie verglichen das Genom von VP11 mit einem Tempranillo-Referenzgenom, das sie zuvor zusammengestellt hatten. Die Analyse ergab elf große strukturelle Veränderungen in der DNA von VP11, darunter drei interchromosomale Ereignisse. Darunter befand sich eine komplexe reziproke Translokation - ein Austausch von Segmenten zwischen zwei Chromosomen.

Weitere genetische Analysen zeigten, dass diese Translokation direkt für die Verringerung der Lebensfähigkeit der Gameten verantwortlich ist. Bei selbstbestäubten Nachkommen von VP11 überlebten nur die Individuen, die beide an der Translokation beteiligten Chromosomen erbten. Gameten mit einem unausgewogenen Chromosomengehalt, die nur eines der translozierten Chromosomen geerbt haben, waren nicht lebensfähig. Dies erklärt, warum VP11 eine geringere Lebensfähigkeit der Pollen und weniger Samen pro Beere aufweist.

Die Studie ergab auch, dass die lockeren Trauben von VP11 hauptsächlich auf weniger Beeren pro Traube zurückzuführen sind - eine Folge des geringeren Fruchtansatzes -, während andere Faktoren wie das Blütengeschlecht die Kompaktheit der Trauben bei Weinreben beeinflussen können. Im genetischen Hintergrund von VP11 war die Auswirkung des Blütengeschlechts auf die Traubenkompaktheit jedoch weniger ausgeprägt als bei den Kontrollklonen.

Die Forscher vermuten, dass bei vegetativ vermehrten Pflanzen wie der Weinrebe Mutationen, die die Fruchtbarkeit der Gameten verringern, von Vorteil sein können, wenn sie zu agronomischen Vorteilen wie lockereren Trauben und gesünderen Früchten führen. Bei sexuell vermehrten Pflanzen würden solche Mutationen wahrscheinlich eliminiert werden, da sie den Fortpflanzungserfolg beeinträchtigen. Bei Weinreben jedoch, die durch Stecklinge vermehrt werden, um die Sortenidentität zu erhalten, können diese Mutationen bestehen bleiben und sogar ausgewählt werden, wenn sie die Qualität der Ernte oder die Krankheitsresistenz verbessern.

Die Entdeckung unterstreicht den Wert von Long-Read-Sequenzierungstechnologien zum Nachweis komplexer struktureller Varianten in stark heterozygoten Pflanzen wie der Weinrebe. Sie zeigt auch, wie somatische Mutationen - genetische Veränderungen, die während des Lebens einer Pflanze auftreten - zur Vielfalt innerhalb einer Sorte und zur Verbesserung beitragen können, ohne die wichtigsten Merkmale von Elitesorten zu verändern.

VP11 wird heute aufgrund seiner günstigen Clusterstruktur kommerziell für die Herstellung hochwertiger Weine verwendet. Die Ergebnisse dieser Studie könnten in künftige Züchtungs- und Selektionsstrategien einfließen, die darauf abzielen, die Widerstandsfähigkeit der Rebe und die Fruchtqualität unter wechselnden Umweltbedingungen zu verbessern.

Die vollständigen Ergebnisse dieser Forschung wurden am 27. Januar 2026 in BMC Plant Biology (Band 26: Artikel 348) veröffentlicht. Die Studie wurde von Noelia Alañón-Sánchez und Kollegen des ICVV und kooperierender Einrichtungen geleitet. Die Daten der Genomsequenzierung wurden über das Europäische Nukleotidarchiv unter der Zugangsnummer PRJEB97948 öffentlich zugänglich gemacht.

Diese Arbeit unterstreicht, wie Fortschritte in der Genomik den Wissenschaftlern helfen, die genetischen Mechanismen hinter wichtigen landwirtschaftlichen Merkmalen zu entschlüsseln. Für Landwirte und Winzer, die mit den Herausforderungen des Klimawandels und des Krankheitsdrucks konfrontiert sind, könnte das Verständnis dieser Mechanismen neue Instrumente zur Erhaltung von Ertrag und Qualität bei gleichzeitiger Verringerung der Abhängigkeit von chemischen Bekämpfungsmitteln bieten.