Die Ahnen der Sonnenblume sind Amerikaner

Alle heutigen Sorten haben ihren Ursprung im US-Bundesstaat Arkansas, wo die wilde Sonnenblume einst domestiziert wurde. Dies zeigt eine vergleichende Genomanalyse und widerspricht damit der Zwei-Ursprungstheorie von Archäologen.

Die Inka und Azteken verehrten sie und auch heute hat sie noch Symbolkraft: die Sonnenblume (Helianthus annuus). Eine große Vielfalt an Landrassen und Sorten der gelben Blume wachsen heute in Vorgärten und auf Feldern. Hauptanbauländer sind gegenwärtig Russland und die Ukraine. Die vielseitigen Kerne sind nicht nur ein gesunder, weil vitaminreicher Knabberspaß. Sonnenblumenkernöl ist auch ein bedeutender Rohstoff für die Nahrungsmittel- und die Biokraftstoffproduktion. 

Wie aus der wilden Sonnenblume, die einst in großen Teilen Nord- und Mittelamerikas wuchs, eine Nutzpflanze wurde, darüber waren sich Wissenschaftler bislang uneins. Archäologische Befunde deuten darauf hin, dass Sonnenblumen bereits um 2500 v.Chr. in der Region des Mississippis und auch in Mexiko-Stadt angebaut wurden. Dies könnte für zwei verschiedene Kultivierungsereignisse an diesen beiden Orten sprechen. Im Rahmen einer umfassenden vergleichenden Genomanalyse haben Wissenschaftler nun zeigen können, dass alle heutigen Sorten nordamerikanische Vorfahren haben. 

Verwandte Muster

Die Wissenschaftler untersuchten das Erbgut von wildwachsenden und als Kulturpflanzen angebauten Sonnenblumen. Insgesamt 60 Sonnenblumenpopulationen aus den USA und Kanada sowie 30 Populationen aus Mexiko gingen in die Studie ein und machten diese zur bisher umfassendsten Analyse dieser Pflanze. 

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Die Forscher untersuchten die genetische Variabilität von drei Genen –  c4973, HaFT1 und HaGA2ox –, die als ausschlaggebend für die Domestizierung der Pflanze gelten. Diese Gene kodieren für ein essentielles Enzym zur Synthese aromatischer Aminosäuren, für ein die Blütenbildung induzierendes Gen sowie für ein Gen, dass den Katabolismus des Hormons Gibberellin beeinflusst. Um die Ergebnisse für diese drei Gene zu überprüfen, nutzten die Wissenschaftler 12 neutrale Marker, die über das gesamte Genom der Pflanzen verteilt waren. Auf diese Weise identifizierten sie für jede Probe typische Muster von spezifischen Gen-Ausprägungen innerhalb der DNA-Sequenzen. Die  Muster der verschiedenen Populationen verglichen sie miteinander. Die genetische Variabilität ist Ergebnis natürlicher oder züchterischer Selektionsereignisse und gibt daher auch Hinweise auf Verwandtschaftsverhältnisse von Arten.

Wie sich herausstellte, unterschieden sich der Wildtyp und die mexikanischen Kultursorten  nicht von den nordamerikanischen Kultursorten. Daher könne nahezu ausgeschlossen werden, dass die gelben Blumen im Süden Mexikos ein zweites Mal domestiziert wurden. Wenn es doch so war, sei dies nur damit zu erklären, dass die „mexikanische“ Linie bereits ausgestorben ist, so die Forscher. Die umfangreiche Sammlung wilder und kultivierter Sonnenblumen-arten, die der Studie als Datenbasis zu Grunde lag, gebe keinen Hinweis auf eine zweite Kultivierung der Pflanze. 

Ein Opfer der spanischen Eroberung?

Archäologen hatten in Mexiko Sonnenblumensamen gefunden, die offenbar noch aus der Zeit vor Kolumbus’ Amerikareise stammten. Bisher war man davon ausgegangen, dass Spanier die Sonnen-blumen nach Mittelamerika und Europa mitbrachten. Doch nordamerikanische Samen könnten schon vor den Spaniern auf Handelswegen nach Mexiko gelangt sein, so die Forscher. Wenn es eine „mexikanische“ Sonnenblume gab, so spekulieren Wissen-schaftler, könnte diese durch importierte Arten verdrängt worden sein. Vielleicht ist sie aber auch den spanischen Eroberern zum Opfer gefallen, die die Blume, die für die Azteken ein religiöses Symbol war, ausrotten wollten. Bis aus diesen Spekulationen belastbare Hypothesen werden, bedarf es weiterer Forschung. 

Ein besseres Verständnis über die Evolution der Sonnenblume als Kulturpflanze erhoffen sich die Wissenschaftler durch eine Verknüpfung archäologischer Entdeckungen mit Daten aus Genomanalysen. Archäologische Entdeckungen geben Hinweise darauf, wann und wo Arten verbreitet waren. Neue Sequenzier-techniken ermöglichen die Analyse Tausender Gene aus alten Proben und könnten damit nicht nur die Verwandtschafts-beziehungen verschiedener Arten aufklären. Sie könnten auch aufdecken, wann eine für die Domestizierung bedeutende Allele zuerst auftrat und wann sie sich in verschiedenen geographischen Regionen verbreitete.