Mit den richtigen Genen zu mehr Gusto

Mehr als 400 Verbindungen machen den Tomatengeschmack aus. Laut einer aktuellen Studie fehlt es vielen modernen Sorten jedoch gerade an besonders wichtigen, weshalb es nicht verwundert, dass diese nicht so toll schmecken, wie sie aussehen. Nun haben Forscher eine Möglichkeit gefunden, wie sowohl das Auge als auch der Gaumen zufrieden gestellt werden könnten.

Funkelnd rot und makellos, so präsentiert sich das Lieblingsgemüse der Deutschen am Eingang vieler Supermärkte. Rein optisch macht das aus Lateinamerika stammende Nachtschattengewächs ohne Frage einiges her, anders jedoch beim Geschmack. Schönheit hat eben ihren Preis. Doch Hand aufs Herz. Wer prüft beim Einkauf hin und wieder nicht nach, ob die Tomate (Solanum lycopersicum) runzelig ist oder Druckstellen aufweist? Für Denise Tieman ist daher klar, dass wenn der Versuch glücken soll, Tomaten schmackhafter und aromatischer zu machen, dies nicht zulasten des Erscheinungsbildes gehen darf.

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Außen hui, innen …

Gemeinsam mit ihren Kollegen fragte sich die Wissenschaftlerin, ob und wie es möglich ist, neue Sorten zu entwickeln, die aromatischer und schmackhafter sind als viele der heutigen modernen Sorten, zugleich aber in wichtigen Produktionsmerkmalen nicht hintanstehen. Dazu zählen u.a. rentable Erträge, möglichst gleich große Früchte, die bestenfalls gleichzeitig reifen, dazu lange haltbar sind und eine hohe Festigkeit besitzen, was wichtig für die Transport- und Lagerungsfähigkeit ist, sowie robuste, resistente bzw. tolerante Pflanzen. Tatsächlich gelang es dem Team, einen Königsweg zu finden.

Schmecken mit Mund und Nase

Zunächst ein paar Hintergrundinformationen: Der Geschmack einer Tomate setzt sich aus einer Vielzahl von Verbindungen zusammen, die den Geschmacks- und Geruchssinn gleichzeitig ansprechen. Während verschiedene Zuckerverbindungen und Säuren die Geschmacksrezeptoren der Zunge anregen, nehmen flüchtige Aromen Kontakt mit den olfaktorischen Rezeptoren in der Nase auf. In einem ersten Schritt begann Tieman daher, Tomatenfrüchte auf diese Verbindungen zu untersuchen.

Aus den Früchten von 398 verschiedenen Sorten, darunter moderne, alte, seltene und Wildtypen, gewann sie eine Fülle von Kandidaten, die aufgrund ihrer chemischen Struktur infrage kamen. Doch erst eine Verkostung von 160 ausgewählten Sorten brachte Aufschluss darüber, welche von ihnen wirklich wichtig sind. Am Ende standen 33 Verbindungen auf der Liste, die prägend für das Aroma sind, 37 für die Geschmacksintensität und weitere 28, die beides beeinflussen.

Was sind die Gründe für den faden Geschmack?

Mit den Ergebnissen im Gepäck war es nun möglich nachzuprüfen, warum viele moderne Tomatensorten so schmecken, wie sie schmecken bzw. eben nicht. Der Vergleich zwischen 48 modernen Sorten und 236 alten, seltenen und wilden ergab, dass bei Ersteren 13 geschmacksrelevante Verbindungen in deutlich niedriger Konzentration vorhanden waren. „In den modernen Sorten waren 13 dieser aromabestimmenden flüchtigen Substanzen signifikant reduziert. Doch gerade diese flüchtigen Substanzen definieren den einzigartigen Geschmack der Tomate“, heißt es in der Studie. Damit war das Problem zwar erkannt, eine Lösung jedoch noch nicht in Sicht.

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Gene für Geschmack

Hierfür bedurfte es einer genomweiten Assoziationsstudie (GWAS), die den Forscherinnen und Forschern den Blick auf das Erbgut und die genetischen Hintergründe freigab. Ausgehend von den 28 Alleskönnern unter den Geschmacksmolekülen stießen sie auf 27 Genabschnitte (verteilt auf die Chromosomen 2, 3, 5, 9 und 11), die für die Produktion wichtiger Geschmacksverbindungen verantwortlich sind. Darunter aromatische Verbindungen, lösliche Feststoffe, die Einfachzucker (Monosaccharide) Glucose und Fructose sowie Zitronen- und Apfelsäure. Das Muster, das sich den Forschern hier offenbarte, war stets das gleiche: Je höher die Aktivität der Gene in den Abschnitten ist, desto schmackhafter und intensiver schmecken die Früchte. Im Umkehrschluss deutet ein fader Geschmack auf eine verminderte Genaktivität in den gefundenen Abschnitten hin.

Wenn der Nachbar zum Problem wird

Als Negativbespiel stach in diesem Zusammenhang hervor, dass bei 47 von den 48 modernen Sorten ein Genabschnitt auf dem Chromosom 9 nahezu völlig stillgelegt war, sich dort also nur noch stumme Allele befanden. Das Fatale daran ist, dass innerhalb dieses Abschnitts ein Gen liegt, das ein Enzym – genau genommen eine Invertase (Lin5) – codiert, welches Saccharose in Fructose und Glucose aufspalten kann. Dass ein so wichtiges Gen für einen süßen Geschmack im Laufe der Züchtung stillgelegt wurde, mag verwundern, überrascht aber nicht, wenn man in die direkte Nachbarschaft schaut: Dort befindet sich nämlich ein Gen, das für die Herstellung zweier flüchtiger Verbindungen (Guajacol und Methylsalicylat) zuständig ist, die den Tomatengeschmack wiederum negativ beeinträchtigen.

Erträge auf Kosten des Geschmacks

Tieman vermutet, dass beim Versuch, Tomaten von den beiden Geschmacksverderbern zu befreien, die Gene in der Nachbarschaft in Mitleidenschaft gezogen wurden und ebenfalls verstummten. Im Großen und Ganzen jedoch, so die Erstautorin, fielen die meisten geschmacksrelevanten Eigenschaften und Merkmale wohl der Züchtung von immer größeren Früchten zum Opfer.

Obwohl dieser Vorwurf an mehreren Stellen in der Studie zu lesen war und immer wieder auch in Artikeln und Beiträgen zu diesem Thema anklingt, darf nicht vergessen, dass der Geschmack – und das gilt nicht nur für die Tomate, sondern für viele andere Nutzpflanzen – ein schwer zu handhabender Phänotyp ist. Wer Tomatenzüchtern den schwarzen Peter zuschiebt und ihnen vorwirft, Quantität vor Qualität zu setzen, verkennt, dass man das Züchtungsmerkmal Geschmack nicht einfach mit dem Ertrag oder der Fruchtgröße gleichsetzen kann. Folgerichtig lassen sich Züchtungswerkzeuge nicht einfach auf andere Merkmale übertragen und anwenden, ohne sie vorher anzupassen. Genau hier möchte Tieman ansetzen.

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Kleinste Mengen mit großer Wirkung

„Unsere Ergebnisse liefern uns einen Fahrplan, um den Tomatengeschmack wieder zu verbessern“, erklärt die Forscherin. „Weil diese Aromen von Natur aus nur in winzigen Spuren vorhanden sind, lässt sich ihre Produktion in der Tomate hochregulieren, ohne dass dies zulasten der Erträge oder des Wachstums geht.“ Streng genommen hat Tieman mit dieser Aussage nicht in allen Punkten recht. Denn während es bei den flüchtigen Aromen tatsächlich nur um kleinste Mengen im pico- und nanomolaren Bereich geht, befinden wir uns bei den Zuckerverbindungen, die den Früchten die richtige Süße verleihen, im millimolaren Bereich. Auf molekularer Ebene sind dies astronomische Unterschiede, die sich letztendlich doch auf andere Produktionsmerkmale auswirken könnten.

Die Nase isst mit

Als Rettung könnten sich aber aromatische Verbindungen erweisen, die zwar nicht in der Lage sind, die Geschmacksrezeptoren für Süßes zu reizen, dafür aber über die Nase den Eindruck von Süßem zu vermitteln. Infrage kommen hierfür Verbindungen, auf die die Forscher während der Arbeit gestoßen sind und die aus verschiedenen Molekülen bestehen, die allesamt zur Gruppe der Carotinoide zählen.

Nichtdestotrotz dürften die meisten von uns nichts dagegen haben, wenn die Tomaten in ein paar Jahren im Umfang abspecken, im Geschmack aber dafür zulegen würden. Seit Jahren ist zu beobachten, dass Verbraucher häufiger zu kleineren Strauchtomaten, Cocktail- und Cherrytomaten greifen als früher.

Tomaten sind sensibel und kälteempfindlich

Am Ende der im Fachmagazin Science erschienenen Studie machen die Autoren jedoch klar, dass der tollste und intensivste Geschmack durch die falsche Lagerung zunichte gemacht werden kann, z.B. wenn Tomaten im Kühlschrank aufbewahrt werden. Zwar erhöht dies nachweislich die Haltbarkeit, jedoch werden vor allem die flüchtigen Aromen in Mitleidenschaft gezogen. Am besten, man bewahrt die roten Früchte an einem zimmerwarmen und dunklen Ort auf oder holt sie einen Tag vor dem Verzehr aus dem Kühlschrank.