Der Pilz Phytophthora infestans befällt Pflanzen wie Kartoffeln und Tomaten und löst die gefürchtete Kraut- und Knollenfäule aus. Bei der großen Hungersnot ab 1845 in Irland, die als “Great Famine” in die Geschichte einging, ließ P. infestans die Knollen im Boden verfaulen und vernichtete so das Grundnahrungsmittel weiter Teile der Bevölkerung der Inselnation. Bis heute ist die Kraut- und Knollenfäule die weltweit bedeutendste Kartoffelkrankheit. Gefragt sind deshalb Sorten, die möglichst resistent gegen P. infestans sind. Besonders vielversprechend für die Suche nach neuen, resistenten Sorten ist das natürliche Ursprungsgebiet des Erregers. Doch woher der Pilz tatsächlich stammt, war bisher umstritten, sein Ursprung wurde von vielen in Mexiko vermutet.
Schwesterarten in den Anden
Mit Hilfe umfassender Genomanalysen hat ein Team um Allison Coomber von der North Carolina State University in Raleigh nun einen anderen Ursprungsort identifiziert: in den südamerikanischen Anden. „Dies ist eine der größten Ganzgenomstudien nicht nur von Phytophthora infestans, sondern auch der Schwesterlinien“, sagt Coombers Kollegin Jean Ristaino. „Durch die Sequenzierung dieser Genome und die Berücksichtigung von evolutionären Beziehungen und Migrationsmustern zeigen wir, dass die gesamte Andenregion ein Hotspot der Speziation ist, also ein Ort, an dem sich eine Art in zwei oder mehr verschiedene Arten aufspaltet.“
Für ihre Studie verglichen die Forschenden das Genom heutiger und historischer Proben von Phytophthora infestans mit anderen, verwandten Arten. Dabei zeigte sich, dass der Kartoffelfäuleerreger mit südamerikanischen Arten wie P. andina und P. betacei am engsten verwandt ist – viel enger als mit mexikanischen Schwesterarten. „Die Speziation und die Evolution von P. infestans fanden demnach in den Anden statt“, folgert das Forschungsteam.
Genfluss zwischen Südamerika und Mexiko
Die genomischen Daten offenbarten aber auch ein komplexes Muster der Verwandtschaftsverhältnisse, die auf spätere Kreuzungen zwischen verschiedenen Linien von Phytophthora infestans hindeuten. „Wir haben festgestellt, dass es einen Genfluss von den Anden nach Mexiko gab, und auch in umgekehrter Richtung, weil es ein großes mexikanisches Kartoffelzuchtprogramm gibt und die Kartoffeln in jüngerer Zeit in die Andenregion gelangt sind“, erklärt Coomber. „Aber in historischer Zeit war es genau andersherum.“ Das zeigen historische Proben von Phytophthora infestans, die zwischen 1845 und 1889 gesammelt wurden.
Die Ergebnisse sind relevant für die Suche nach neuen resistenten Kartoffelsorten, deren genetisches Material dabei helfen könnte, auch kommerzielle Sorten besser gegen den Pilz zu schützen. „Die Suche nach Resistenzen gegen diese Krankheit konzentrierte sich bisher auf eine wilde Kartoffelart in Mexiko – Solanum demissum, die zur Züchtung resistenter Kartoffellinien verwendet wurde, die in den letzten 100 Jahren eingesetzt wurden“, so Ristaino. „Das zeigt, wie wichtig es ist, den Ursprungsort zu betrachten, an dem sich Wirt und Erreger über Tausende von Jahren gemeinsam entwickelt haben.“
