Genomforschung: Wiege und Weg des Weins

Züchtung und Anbau von Weinreben hat die Entstehung der europäischen Zivilisationen stark geprägt, aber woher die Rebe stammt und wie sie sich verbreitete, ist bisher umstritten.

In einem umfassenden Genomprojekt klärten Forschende der chinesischen Yunnan Agricultural University Ursprung und Weg des Weines von der Wildrebe zur heutigen Kulturform mithilfe Tausender Rebengenome, die entlang der Seidenstraße von China bis Westeuropa gesammelt und analysiert wurden. Die Wildrebensammlung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) spielte hier eine wichtige Rolle. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden in Science (DOI: 10.1126/science.add8655).

Die Weinrebe zählt zu den ältesten Kulturpflanzen, und Wein war eins der ersten globalen Handelsgüter, das den Austausch von Kulturen, Ideen und Religionen beförderte. Sie entstand am Ende der Eiszeit aus der Europäischen Wildrebe, die heute nur noch in wenigen Reliktpopulationen überlebt hat, eine davon befindet sich auf der Halbinsel Ketsch in den Rheinauen zwischen Karlsruhe und Mannheim.

Die Spur, wann und wo genau Wildreben domestiziert wurden, ob Weintrauben und Tafeltrauben denselben Ursprung haben und wie Tausende von Rebsorten entstanden sind, ließ sich bislang nicht nachvollziehen. Klar war jedoch, dass die Weinrebe durch teilweise drastische Klimaänderungen hindurchgegangen ist und auch durch frühe menschliche Wanderungsbewegungen zahlreiche Gene aus Asien eingesammelt hat.

„In der Tat weiß man seit einigen Jahren, dass die heutige Seidenstraße früher eine Weinstraße war. Sogar das chinesische Zeichen für Alkohol leitet sich von georgischen Weinkrügen, sogenannten Qevri, ab“, erläutert Professor Peter Nick vom Joseph Gottlieb Kölreuter Institut für Pflanzenwissenschaften (JKIP) des KIT. Nick, der bereits zuvor mit chinesischen Forschenden an einem Projekt zur Aufklärung von Rebengenomen gearbeitet hatte, schlug vor, entlang der früheren Seidenstraße Reben zu sammeln und deren Genom zu analysieren.

Bislang detailliertestes Modell der Evolution und Domestizierung der Weinrebe

Aus dieser Idee entstand ein Netzwerk von Forschenden aus 16 Ländern, die nicht nur zahlreiche Wildreben und alte Kultursorten aus ihrer Region beisteuerten, sondern auch das Wissen um deren Herkunft und Geschichte. Unter teilweise, mit Blick auf die politische Weltlage, schwierigsten Umständen konnte die DNS von über 3 500 Reben, darunter mehr als 1 000 Wildformen, an das State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Bio-Resources der Yunnan Agricultural University geschickt werden, wo die Genome unter Führung von Dr. Wei Chen entziffert und zum bislang detailliertesten Modell der Evolution und Domestizierung der Weinrebe zusammengefügt wurde. Dieses umfassende Bild bringt zahlreiche neue Erkenntnisse. Die Ursprünge des Weinbaus können nun auf über 11 000 Jahre vor Christus, im Südkaukasus, datiert werden.

Die neue Technologie verbreitete sich sehr schnell über das Mittelmeer nach Westen und Kreuzungen mit lokalen Wildreben schufen in kürzester Zeit eine große Vielfalt von Rebsorten, die durch die Praxis der Vermehrung über Steckhölzer auch aufrecht erhalten werden konnte. Aus besonders großbeerigen Sorten entstanden im Nahen Osten vor etwa 7 000 Jahren die Tafelreben. Die Domestizierung fiel mit klimatischen Änderungen, vor allem dem Ende der Eiszeit zusammen, aber auch dem feuchtwarmen Atlantikum, einer Klimazeit zwischen 8 000 und 4 000 vor Christus. Die dadurch ausgelösten menschlichen Wanderungsbewegungen hinterließen unmittelbar Spuren im Genom der Reben – beispielsweise finden sich in mittelalterlichen Reben in Südwestdeutschland Gene, die von Reben aus Aserbaidschan und Mittelasien stammen.

Wildrebensammlung des KIT trägt zur Aufklärung der Reben-Evolution bei

Das KIT steuerte nicht nur die ursprüngliche Idee für dieses Genomprojekt bei, sondern auch seine weltweit einmalige Sammlung der Europäischen Wildrebe, ebenso wie sehr alte mittelalterliche Sorten, die bis vor wenigen Jahren als ausgestorben gegolten hatten. „Die Suche nach den verschiedenen Reben war hochspannend“, so Nick. „Viele Reben stammten beispielsweise aus der hervorragenden Sammlung von Magarach auf der Krim. Die ukrainischen Forschenden waren nach der russischen Annexion 2014 geflohen und nun, nebst Reben, über die ganze Welt verstreut.“ Der Karlsruher Biologe machte sie in russischsprachigen sozialen Netzwerken ausfindig und brachte sie in Kontakt mit dem chinesischen Forschungsteam.

Das Genomprojekt kläre nicht nur die Vergangenheit der Weinrebe auf, sondern weise auch in die Zukunft, sagt Nick: „Wir haben damit nicht nur die gesamte Biodiversität dieser Art erfasst, sondern auch die gesamte genetische Information zur Verfügung, um diese gezielt zu nutzen.“ Derzeit werden in dem Interreg Oberrhein Projekt KliWiReSSe Gene für Klimaresilienz aus den Wildreben in Kulturreben eingekreuzt, um den Weinbau in der Region gegen die Folgen des Klimawandels zu wappnen. (rli)

Originalpublikation

Yang Dong, Shengchang Duan, Qiuju Xia, Zhenchang Liang, Xiao Dong, Kristine Margaryan, Mirza Musayev, Svitlana Goryslavets, Goran Zdunić, Pierre-François Bert, Thierry Lacombe, Erika Maul, Peter Nick, Kakha Bitskinashvili, György Dénes Bisztray, Elyashiv Drori, Gabriella De Lorenzis, Jorge Cunha19, Carmen Florentina Popescu, Rosa Arroyo-Garcia, Claire Arnold23, Ali Ergül, Yifan Zhu, Chao Ma, Shufen Wang, Siqi Liu, Liu Tang, Chunping Wang, Dawei Li, Yunbing Pan, Jingxian Li, Ling Yang, Xuzhen, Guisheng Xiang, Zijiang Yang, Baozheng Chen, Zhanwu Dai, Yi Wang, Arsen Arakelyan, Varis Kuliyev, Gennady Spotar, Nabil Girollet10, Serge Delrot, Nathalie Ollat, Patrice This, Cécile Marchal, Gautier Sarah, Valérie Laucou, Roberto Bacilieri, Franco Röckel, Pingyin Guan, Andreas Jung30, Michael Riemann, Levan Ujmajuridze, Tekle Zakalashvili, David Maghradze, Maria Höhn, Gizella Jahnke, Erzsébet Kiss, Tamás Deák, Oshrit Rahimi, Sariel Hübner, Fabrizio Grass, Francesco Mercati, Francesco Sunseri, José Eiras-Dias, Anamaria Mirabela Dumitru, David Carrasco, Alberto Rodriguez-Izquierdo, Gregorio Muñoz, Tamer Uysal3, Cengiz Özer, Kemal Kazan, Meilong Xu, Yunyue Wang, Shusheng Zhu, Jiang Lu, Maoxiang Zhao, Lei Wang, Songtao Jiu, Ying Zhang, Lei Sun, Huanming Yang, Ehud Weiss, Shiping Wang, Youyong Zhu, Shaohua Li, Jun Sheng, Wei Chen: Dual domestications and origin of traits in grapevine evolution, Science 2023, VOL 379 ISSUE 6635, DOI: 10.1126/science.add8655

https://www.science.org/doi/10.1126/science.add8655

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Originalpublikation:

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