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Genom des Ziegenaugengras entschlüsselt Genomanalyse für neue Weizenzüchtungen

| Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Wissenschaftler arbeiten an Getreidevarianten, die mehr Ertrag bringen oder unempfindlicher gegenüber klimatischen Veränderungen sind. Dies soll eine der Strategien für den wachsenden Nahrungsmittelbedarf der Weltbevölkerung sein. Forscher des Helmholtz-Zentrums München haben nun gemeinsam mit internationalen Kollegen das Genom des Ziegenaugengras, eine Vorläufers unseres modernen Weizens, sequenziert. Sie soll dazu genutzt werden, robustere Weizensorten zu entwickeln.

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Die Entschlüsselung des Ziegenaugengras-Genoms kann für die Entwicklung neuer Weizensorten hilfreich sein.
Die Entschlüsselung des Ziegenaugengras-Genoms kann für die Entwicklung neuer Weizensorten hilfreich sein.
(Bild: gemeinfrei / CC0)

München – Ein internationales Wissenschaftlerteam unter maßgeblicher Beteiligung des Helmholtz Zentrums München hat die komplexe Genomsequenz von Ziegenaugengras (Aegilops tauschii), einem Vorfahren des Brotweizens, entschlüsselt. Die Erkenntnisse ermöglichen eine gezielte Züchtung und damit eine Verbesserung der Qualität des Weizens sowie eine erhöhte Anpassungsfähigkeit moderner Weizensorten an klimatische Bedingungen.

Das Ziegenaugengras ist einer der Vorfahren des modernen Brotweizens und bringt wichtige Eigenschaften in Hinblick auf Brotbackqualität und Widerstandsfähigkeit in diesen ein. Mit der nun zur Verfügung stehenden hochqualitativen und breiten Datenbasis über die genomischen Grundlagen wichtiger Merkmale wird eine gezielte Züchtung wesentlich erleichtert.

Wie hat sich das Weizengenom verändert?

„Das nun vollständig entschlüsselte Genom von Aegilops tauschii dient als Referenz für die Analyse der genomischen Veränderungen im Kulturweizen seit dessen Entstehung“, sagt Prof. Dr. Klaus Mayer, Leiter der Abteilung Genomik und Systembiologie pflanzlicher Genome (PGSB) am Helmholtz Zentrum München und Honorarprofessor am Wissenschaftszentrum Weihenstephan der Technischen Universität München. „Die Struktur und Evolution eines so komplexen Getreidegenoms im Vergleich mit domestizierten Sorten haben unmittelbaren Einfluss auf die Züchtung und Anpassung der Pflanzen an sich verändernde Umweltbedingungen“.

Software und Analysestrategien

Das Genom vom diploiden (Chromosomensatz in doppelter Ausführung) Ziegenaugengras ist komplex und nicht einfach zu dechiffrieren. „Die Entschlüsselung und die vergleichende Analyse mit Brotweizen erforderten spezialisierte Tools und ein besonderes Know-how, das wir hier inzwischen erworben haben.“, so Dr. Manuel Spannagl (PGSB) Diese umfassen zum Beispiel hochleistungsfähige Software und Rechenleistung sowie Analysestrategien, die auf die komplexen Getreidegenome angepasst sind. „Mit der nun vollständigen Kenntnis des Genoms haben wir detaillierte Einblicke gewonnen und eine erstaunliche Dynamik gefunden, die auf eine beschleunigte Evolution der Art hinweist“, ergänzt Sven Twardziok (PGSB).

Originalpublikation: Luo, M.-C. et.al (2017); Genome sequence of the progenitor of the wheat D genome Aegilops tauschii. Nature DOI: 10.1038/nature24486

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