Genomic profiling is a suitable tool for variety authentication and has applications in both operational quality and regulatory raw material control. It can be used to differentiate species or varieties and to identify admixtures as well as field contaminants. To establish a molecular profile, reliable and very accurate sequence data are required. As a result of the influence of the pollinator plant, nuclear genome-based authentication is in most cases not suitable for a direct application on the fruit. Sequences must be used that come exclusively from the localized mother plant. Parts of the fruit of maternal origin, e.g., components derived from the blossom, are suitable as a basis for this. Alternatively, DNA from cell organelles that are maternally inherited, such as mitochondria or chloroplasts, can be used. The latter will be discussed in this review in closer detail. Although individual gene segments on the chloroplast genome are already used for species differentiation in barcoding studies on plants, little is known about the usefulness of the entire chloroplast genome for intraspecies differentiation in general and for differentiation between modern varieties in particular. Results from the literature as well as from our own work suggest that chloroplast genome sequences are indeed very well-suited for the differentiation of old varieties. On the other hand, they are less or not suitable for the genetic differentiation of modern cultivars, because they are often too closely related.

Schon seit über 2000 Jahren wird die Walnuss (Juglans regia) domestiziert und migrierte durch den Handel von Asien nach Europa. Dabei befinden sich die heutigen Hauptanbaugebiete in Kalifornien und China, gefolgt von Iran, Türkei, Mexiko und Ukraine. Die Produktionsmengen betrugen in den letzten Jahren circa 3,7 Millionen Tonnen, wobei die Tendenz weiter steigend ist und Deutschland zu den Hauptimporteuren zählt. Die Entwicklung von neuen Walnusssorten mit verbessertem Nährstoffprofil oder optimaler Anpassung an Umweltbedingungen spielt eine wichtige Rolle in der Pflanzenzucht. In den letzten 30 Jahren sind auf Grund von Züchtungsprogrammen viele neue Sorten entstanden. Die Unterscheidung verschiedener Walnusssorten wird anhand der zugrunde liegenden genetischen Information vorgenommen. Die DNA ist individuell für jeden Organismus und über einen langen Zeitraum als konstant anzusehen. Sie ist unabhängig von exogenen Faktoren und eignet sich somit ideal für eine botanische Klassifizierung. Das Chloroplasten-Genom mit einer Größe von 130.000 bp bis 160.000 bp ermöglicht die Differenzierung auf Artenebene und die Klassifizierung ihrer genetischen Verwandtschaft. Obwohl Chloroplasten-Marker allgemein für Barcode-Untersuchungen in Pflanzen verwendet werden, ist wenig über die Eignung zur Unterscheidung auf intraspezifischer Ebene oder zwischen modernen Sorten (die eine ähnliche phylogenetische Vorgeschichte haben) bekannt. Aus diesem Grund wurden die Chloroplasten-Genome von 12 verschiedenen Sorten von J. regia, die hauptsächlich für die Lebensmittelindustrie relevant sind, mit einem MiSeq™ von Illumina sequenziert. Durch die Weiterentwicklung der Next Generation Sequencing-Methoden und die Reduzierung der Kosten eines einzelnen Sequenzierungslaufs, gewinnt die Sequenzierung des gesamten Genoms an Attraktivität. Vor Beginn der Sequenzierung wurde versucht, die Chloroplasten-DNA mittels Gradientendichtezentrifugation anzureichern. Anschließend wurde die DNA mit einer optimierten CTAB-Methode isoliert. Nach der DNA-Isolierung erfolgte eine Sequenzierung des gesamten Chloroplasten-Genoms, um Einzelbasenaustausche zwischen den Walnusssorten zu detektieren. Das Poster zeigt eine Zusammenfassung der erzielten Ergebnisse, die sich derzeit in Publikation befinden.