Wie wäre es mit ihnen Äpfel? Research Orchards planen die Zukunft einer Frucht.

Stellen Sie sich vor, Sie greifen zu einem Ast und pflücken einen Apfel, der ungewöhnlich groß und schmal ist – eine Sorte namens Kandil Snap, die in der Schwarzmeerregion beheimatet ist. In einer angrenzenden Baumreihe, 11 Bäume nördlich, finden Sie die ebenso exotischen dunkelvioletten Black Oxford-Äpfel, die großen Pflaumen ähneln.

Fügen Sie dieser Szene mehr als 1.000 weitere Sorten der Obstgattung Malus hinzu, die vor einem herbstlichen Regenbogen aus Rot, Orange, Gelb, Grün und sogar Violett strotzt, und Sie befinden sich in der Apple Biodiversity Collection im Annapolis Valley Nova Scotia, Kanada.

Die Äpfel landen nicht in Pasteten oder den Körben von Herbstlaubspähern. Stattdessen arbeiten Wissenschaftler dort daran, die Genetik zu verstehen, die zu dieser Goldgrube der Apfelvielfalt führt, mit dem ultimativen Ziel, die Frucht auf verschiedene Weise zu verbessern – schmackhafter, herzhafter, krankheitsresistenter und mit längerer Haltbarkeit angesichts von Veränderungen Klimate.

„Es ist großartig, durch das zu gehen, was im Wesentlichen die Vereinten Nationen der Äpfel sind, und die genetische Vielfalt der Welt an einem Ort zu sehen“, sagte Sean Myles, der 2011 mit der Obstplantage begann, „und dieses Gefühl wird schnell durch ein enormes ersetzt Dringlichkeit, all diese Arbeit zu erledigen.“

Sie wissen es vielleicht nicht, aber viele beliebte Äpfel in Lebensmittelgeschäften der letzten Jahre – Cosmic Crisps aus Washington State, SnapDragons aus New York und Honeycrisps, ursprünglich aus Minnesota – sind aus den Bemühungen von Wissenschaftlern entstanden, die die Qualitäten verschiedener Apfelsorten untersucht und gekreuzt haben . Bei rund 7.500 Apfelsorten auf der Welt gibt es viel zu entdecken. Zukünftige Generationen von Äpfeln in Lebensmittelgeschäften könnten aus Forschungsplantagen wie der in Nova Scotia stammen, die zu den neuesten gehört.

Dr. Myles begann nicht als Liebhaber von Apfelgenen – er hat eine Allergie gegen rohe Äpfel, die seinen Mund jucken lassen, wenn sie nicht gekocht sind. Zuvor hatte er an der Stanford University School of Medicine im Bereich Humangenetik gearbeitet. Anstatt die Frucht zu lieben, veranlasste seine Liebe zu seiner jetzigen Frau einen Umzug ins Annapolis Valley, wo sie Wein herstellt. Da die Hauptkultur der Region Äpfel waren, stieg Dr. Myles in das Geschäft mit Apfelgenen ein. Er trat 2011 der Fakultät für Landwirtschaft der Dalhousie University bei und bekam eine kanadische Forschungsprofessur mit der Finanzierung, um die Apple Biodiversity Collection zu starten.

Von links eine Vielzahl von Apfelsorten aus dem Obstgarten von Nova Scotia; Dr. Myles navigiert durch die Sammlung; ein geschälter Apfel. Anerkennung… Paul Atwood für die New York Times

Es gibt keine globale Zählung aller Bemühungen zur Erhaltung der Apfelvielfalt. Ein vom Global Crop Diversity Trust veröffentlichter Bericht aus dem Jahr 2019 ergab 40 Apfelvielfaltssammlungen auf der ganzen Welt, von denen sieben im 21. Der Bericht stellt auch fest, dass sich mehr als die Hälfte der 40 untersuchten Plantagen in Nordamerika oder Europa befinden. Nur drei befinden sich in Zentralasien und der Kaukasusregion, wo Wissenschaftler glauben, dass viele zeitgenössische Apfelsorten ihren Ursprung haben.

Um eine größere Sicherheit für den langfristigen Erhalt der weltweiten Apfelvielfalt zu gewährleisten, fordert der Bericht eine globale Organisation derjenigen, die diese Sammlungen kultivieren. Aber heute „sind wir sicherlich weit davon entfernt, irgendeine Art von internationaler Koordination für die Erhaltung der Apfelvielfalt zu haben“, sagte Dr. Myles.

In den Vereinigten Staaten verwaltet das US-Landwirtschaftsministerium die vielfältigste Apfelsammlung des Landes in Geneva, NY, die auch zu den größten der Welt gehört, sagte Ben Gutierrez, der Kurator der Sammlung (die Stätte umfasst auch Trauben und Kirschen). Die meisten der mehr als 5.000 Apfelsorten werden in einem 30 Hektar großen Obstgarten gepflanzt. Das Gewebe jeder Apfelsorte wird in einem riesigen Gefrierschrank gelagert, damit die Forscher diese Sorte wieder in den Obstgarten einführen können, wenn Wetter oder Krankheiten einem bestimmten Baum schaden.

Mehr als die Hälfte der Apfelmaterialien in der USDA-Sammlung sind wild, mit fast 4.000 Proben, darunter Bäume und Samen.

„Obwohl diese Wildäpfel aus Sicht der Fruchtqualität nicht sofort ansprechend sind, haben sie ein enormes Potenzial für Krankheitsresistenz, Anpassungsfähigkeit an das Klima oder andere unerwartete hochwertige Eigenschaften und sind entscheidend für das Verständnis der Evolution der Malus-Arten und der Domestizierungsgeschichte zeitgenössischer Äpfel“, sagte Dr . . . sagte Gutiérrez.

In Nova Scotia war die Erstellung der Apple Biodiversity Collection ein mühsamer sechsjähriger Prozess. Es ging darum, 4.000 kleine Bäume zu pflanzen, sie nach einem Jahr abzureißen, sie im Winter in feuchtem Sägemehl in einem riesigen Kühlschrank zu konservieren, sie im nächsten Sommer neu zu pflanzen und dann darauf zu warten, dass sie ausgewachsen sind. Dr. Myles und seine Kollegen brachten Etiketten mit Namen an jedem Baum an und warteten.

Die Kanadier arbeiteten mit dem USDA-Obstgarten in Genf zusammen, wo der Schwerpunkt auf der Erhaltung liegt, um die Rohstoffe zu erhalten. Viele der gleichen Arten an beiden Orten zu haben, „gibt einen Einblick, wie die Bäume an weiteren Standorten abschneiden würden“, sagte Dr. Gutierrez. Er fügte hinzu, dass der Obstgarten in Nova Scotia, da er eher einen Forschungsschwerpunkt hat, unter Berücksichtigung von Randomisierung, Replikation und anderen Faktoren entworfen wurde, „um ihre Daten relevanter zu machen“.

Durch die Erhaltung einer vielfältigen Vielfalt von Äpfeln und die Untersuchung der genetischen Grundlagen verschiedener Merkmale tragen Standorte wie der in Nova Scotia dazu bei, den Umfang möglicher zukünftiger Äpfel zu erweitern.

Festere Äpfel. Zuckerhaltiger – oder säuerlicher. Äpfel können sogar rotes Fruchtfleisch haben – ein „modischer“ Trend, der von wilden kasachischen Äpfeln abstammt, die zu bitter zum Essen sind, sagte Francois Laurens vom INRAE, dem französischen nationalen Forschungsinstitut für Landwirtschaft.

Wenn es darum geht, ein neues Aussehen für eine Frucht zu kreieren, die fertig gebacken zu sein scheint, ist es schwieriger, mit Äpfeln zu arbeiten als mit vielen anderen Feldfrüchten, da fünf bis sieben Jahre gewartet werden müssen, bis ein Baum Früchte trägt. Und bevor eine neue Sorte überhaupt die Erzeuger erreicht, brauchen die Forscher etwa 15 Jahre, um einen bestimmten Apfel zu züchten und zu testen.

„Wir sprechen leicht von 20 bis 25 Jahren ab diesem Jahr, bis diese neuen Sorten wirklich im großen Stil bei den Verbrauchern ankommen“, sagte James Luby, Professor für Gartenbauwissenschaften an der Universität von Minnesota.

Dr. Lubys Anspruch auf Apfelruhm ist seine Beteiligung am Honeycrisp, das in den 1960er und 1970er Jahren am Horticultural Research Center der University of Minnesota entwickelt wurde. Er begann 1982 im Zentrum, etwa ein Jahrzehnt bevor Honeycrisp Anfang der 1990er Jahre auf den Markt kam. Zu dieser Zeit, sagte er, seien einige Züchter und „wahrscheinlich einige Journalisten“ skeptisch gewesen, dass neue Äpfel benötigt würden.

„Als wir es zum ersten Mal probierten, wussten wir, dass es etwas ganz anderes war als das, was auf dem Markt war – wissen Sie, diese Art von explosiver Knusprigkeit, brechendem Fleisch, war ganz anders“, sagte Dr. Luby über den Honeycrisp-Apfel.

Honeycrisp und viele andere kommerzielle Äpfel sind durch eine Technik namens kontrollierte Hybridisierung entstanden, bei der Pollen von einer Apfelbaumart genommen und auf die Blüte einer anderen gepflanzt werden. Die Fremdbestäubung bringt einen Hybridapfel hervor, so wie zwei Elternteile ein Kind hervorbringen, das beide genetischen Merkmale teilt, sagte Susan K. Brown, Professorin an der School of Integrative Plant Science der Cornell University, die das älteste Apfelzüchtungsprogramm der Nation leitet. auch in Genf.

Zu den jüngsten Apfelerfolgen von Dr. Brown, dem Forschungsspezialisten Kevin Maloney und ihrem großen Team von Mitarbeitern bei Cornell gehörten die Sorten RubyFrost und SnapDragon, die 2013 den Verbrauchern erstmals vorgestellt wurden. Sie wurden in einer Partnerschaft mit Crunch Time Apple Growers of New vermarktet York.

Firecracker, eine weitere Kreation der Cornell-Gruppe, „war einer von vielen Namen, die von Testern vorgeschlagen wurden, und er passte zu der Sorte, weil er eine Geschmacksexplosion hatte“, sagte Dr. Brown.

Andere Forscher haben Methoden der gentechnischen Veränderung verfolgt, die eine bestehende Apfelsorte durch das Einfügen von genetischem Material verändern. Einige GMOs, die bereits verkauft werden, umfassen die arktischen Äpfel mit „arktischen“ Versionen von Fuji-, Gala- und Granny-Smith-Äpfeln.

Von links ein Apfel mit rosa Fleisch; Dr. Myles in den Obstgärten der Apple Biodiversity Collection; Nebel bedeckte Äpfel bereit zum Pflücken. Anerkennung… Paul Atwood für die New York Times

Von der genetischen Veränderung zu unterscheiden ist CRISPR, eine Technik, die Genome direkt zerschneidet und editiert. CRISPR kann für die Zukunft von Äpfeln und Lebensmitteln im Allgemeinen wichtig werden. Zum einen: „Wenn Sie die Funktion von A wieder verstehen wollen, können Sie es mit CRISPR stören“, sagte David Chagne vom neuseeländischen Institut für Pflanzen- und Lebensmittelforschung.

Es gab einige erste Erfolge – eine italienische Gruppe zeigte in einer Studie aus dem Jahr 2019, dass CRISPR beispielsweise zur Verringerung der Anfälligkeit für Feuerbrandkrankheiten eingesetzt werden könnte.

Aber CRISPR ist kein magisches Schälmesser. Einige Länder wie Neuseeland erlauben die Verwendung von CRISPR für kommerzielle Lebensmittel nicht, sagte Dr. Chagne. Eine weitere Schwierigkeit für CRISPR besteht darin, dass es nicht einfach ist, eine verholzte Pflanze aus einer einzelnen Zelle zu regenerieren, sagte Dr. Myles.

Die kanadische Gruppe steigt in das CRISPR-Spiel ein, aber die Herausforderung der langen Entwicklungszeit des Apfels bleibt auch ein Hindernis: Selbst wenn das Team von Dr. Myles eine Bearbeitung an einer Honeycrisp-Pflanze vornehmen kann, die den Apfel etwas schmackhafter macht, wird es fünf dauern Jahre, bis die erste Testfrucht heranwächst.

„Es kann eine Weile dauern, bis die Leute diese Dinge in den Regalen der Lebensmittelgeschäfte sehen“, sagte Dr. Myles, „aber es kommt als Verschnaufpause in die Pipeline. Und unsere Gruppe hofft, diejenigen zu sein, die den Grundstein dafür legen.“

Um Apfelaromen zu charakterisieren oder sich eine Atempause zu gönnen, sind die Früchte pflückreif, die Forscher müssen sie persönlich probieren. Ähnlich wie professionelle Weinverkoster „beißen, kauen, schmecken und spucken“ Apfelexperten, sonst würden sie sich den Magen verderben, sagte Dr. Myles.

Sophie Watts, eine Doktorandin der Dalhousie University in der Gruppe von Dr. Myles, sagte, sie habe wahrscheinlich etwa 800 Äpfel des Obstgartens „im Namen der Forschung“ probiert. Der Obstgarten hat zum Beispiel einige Äpfel mit „einem Hauch von Banane, Zitrusfrüchten und sogar einem namens Cotton Candy, der genau wie Zuckerwatte schmeckt“, sagte sie.

Proben der 75 Wildäpfel aus dem Obstgarten „schmecken größtenteils ziemlich schlecht“, sagte sie.

Frau Watts betonte auch die Rolle des Labors in Nova Scotia bei der Erhaltung der Biodiversität. „Es ist wichtig, dass wir so viel Pflanzenvielfalt erhalten, dass wir uns darauf stützen können, um neue Sorten zu züchten, die an unsere sich verändernde Welt angepasst sind“, sagte sie.

Das Team von Dr. Myles hat eine grundlegende genetische Sequenzierung aller Bäume in der Apple Biodiversity Collection durchgeführt, was zu einer Flut von Veröffentlichungen führte, die sich mit den genetischen Grundlagen von Apfelmerkmalen befassen. Die Gruppe hat zum Beispiel Gene identifiziert, die regulieren, wie stark sich Äpfel während der Lagerung verändern.

Dennoch, warnt Dr. Myles, gibt es keine einzelne genetische Veränderung, die die Apfelwelt verändern wird.

„Ich wünschte wirklich, ich hätte diese umwerfende Eigenschaft“, sagte er. „Ich wünschte, wir könnten es wie eine Banane schmecken und wie eine Avocado aussehen lassen. Und, weißt du, ertrage es dreimal so viel und sei resistent gegen jede Krankheit.“

Er fügte hinzu: „Wow, wäre das nicht großartig? Aber Wissenschaft funktioniert nicht so.“