Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Variabilität ist genetisch kontrolliert

21.08.2012
Warum sind einige Tier- und Pflanzenpopulationen in ihrem Erscheinungsbild heterogener als andere? Nicht allein Umweltfaktoren, sondern Gene beeinflussen den Grad der Plastizität, so entdeckten Forscher. Die genomweiten Varianzanalysen könnten helfen, unerwünschte Varianz bei der Pflanzenzucht zu unterdrücken.
Pflanzen sind extrem wandlungsfähig. An verschiedenen Standorten unterscheiden sich Individuen der gleichen Art oft durch Wuchshöhe, Blattform und überlebenswichtigen Eigenschaften, wie beispielsweise dem Zeitpunkt der Blüte. Wie genau Umwelt und Gene zusammenwirken, um diese phänotypische Plastizität hervorzurufen, ist seit langem eine zentrale Frage der Tier- und Pflanzenzucht.

Mittels Assoziationsgenetik konnten Forscher bereits viele züchtungsrelevante Genorte identifizieren, die das durchschnittliche Erscheinungsbild einer Population verändern. Ungeklärt blieb bisher jedoch die Frage, warum einige Pflanzenpopulationen sehr viel mehr Varianten eines Merkmales hervorbringen als andere. „Bisher glaubte man, dass die Variabilitätsunterschiede zwischen Populationen eine Folge unterschiedlicher Umweltfaktoren sind“, sagt Örjan Carlborg, der am Institut für Züchtungsgenetik der Universität Schweden forscht. „Seit einigen Jahren vermuten Forscher jedoch, dass die Streuung der Varianz innerhalb einer Populationen auch genetisch kontrolliert sein könnte.“

Diese Theorie haben er und sein Team nun erstmals mit experimentellen Daten aus einem Pflanzengenom untermauert. Obwohl Örjan Carlborg eigentlich Tierzüchter ist, wählte er als Model für seine Genom-Studie ein Pflanzenmodell: Die Ackerschmalwand. „Arabidopsis-Pflanzen kommen in allen Klimabereichen vor und besitzen eine besonders hohe genetische und phänotypische Vielfalt“, begründet Carlborg das experimentelle Design der Studie.

Die Wissenschaftler analysierten die Genotypen von insgesamt 199 verschiedenen Arabidopsis-Ökotypen. Ihre Analysemethode, die die Forscher variance heterogeneity genome wide association study (vGWAS) tauften, baut dabei auf Methoden der Assoziationsgenetik auf. Neu bei diesem Ansatz ist jedoch, dass die genomweite Analyse auch die Streuung unterschiedlicher Phänotypen innerhalb einer Population erfasst.

Arabidopsis besitzt Varianz-kontrollierende Gene
Die phänotypische Variabilität einer Population, so entdeckten die Wissenschaftler, ist demnach klar an bestimmte Genorte gekoppelt. Gene, die beispielsweise den Eisengehalt, die Blattform und die Blühperiode in Arabidopsis steuern, kontrollieren zu einem großen Teil auch, wie viele unterschiedliche Ausprägungsformen dieser Eigenschaften eine Population hervorbringen kann. So haben einige Ökotypen in Arabidopsis das FRI-Gen, das die Länger der Blühperiode steuert, im Laufe der Evolution verloren und somit anscheinend auch die Varibilität in der Blühphase. Die Individuen dieser Population blühen fast alle zum gleichen Zeitpunkt.

Sowohl aus evolutionsbiologischer, als auch aus züchterischer Sicht kann dies unter stabilen Umweltbedingungen ein Vorteil sein. „Nehmen wir an, der Züchter hat bereits eine optimale Länge der Blütezeit von 100 Tagen für eine Pflanzensorte ermittelt“, erklärt Carlborg. „Dann möchte man nicht, dass 25% dieser Pflanzen 90 oder 120 Tage lang blühen. Plastizität ist unter stabilen Umweltbedingungen für die Pflanzenzucht unerwünscht, denn möglichst alle Pflanzen sollen gleichzeitig blühen. In diesem Fall fällt die Wahl des Züchters also auf Genotypen, mit einer geringen Varianz für diese Eigenschaft.“

Die Tatsache, dass bestimmte Genorte die phänotypische Plastizität unterdrücken, könnte vGWAS-Analysen demnach zu einem wichtigen, züchterischen Werkzeug machen, um erwünschte Eigenschaften stabil im Genom neuer Sorten zu verankern.

Quelle:
Shen, X. et al. (2012): Inheritance Beyond Plain Heritability: Variance-Controlling Genes in Arabidopsis thaliana. In: Plos Genetics. Online Publikation, August 2012 DOI: 10.1371/journal.pgen.1002839

Shen, X. et al. | Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/journal/aktuelles/variabilitaet-ist-genetisch-kontrolliert?piwik_campaign=newsletter

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Agritechnica: Silber für neue Technologie zur Blütenausdünnung im Obstbau
16.10.2017 | Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)

nachricht Getreide, das der Dürre trotzt
19.09.2017 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie