Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Züchtung leicht gemacht mit Markern auf Transkriptomebene

07.08.2012
Wissenschaftler haben eine neuartige Züchtungsmethode für agronomisch wichtige Eigenschaften von Nutzpflanzen etabliert, die ohne Kenntnis des gesamten Genoms funktioniert. Die sog. „TraitTag“-Technologie ordnet nur exprimierteren, also in Eiweiße umgeschriebenen Genen, bestimmte Eigenschaften zu.

Nutzpflanzen sollen möglichst resistent gegen biotischen und abiotischen Stress sein und dazu hohe Ernteerträge einbringen. Diese Eigenschaften zu optimieren, ist Aufgabe der Pflanzenzüchter. Die Assoziationsgenetik ist dabei ein wichtiges Werkzeug, mit dem Züchter schnell und effizient Bereiche im Genom abstecken können, die bestimmte Merkmale kontrollieren.


Das Genom von Raps ist sehr komplex und bislang nicht vollständig entschlüsselt. Die gezielte Züchtung neuer, besserer Eigenschaften ist daher aufwendig. (Quelle: © Norbert Nagel, Mörfelden-Walldorf, Germany / wikipedia.de).

So erhalten sie molekulare Marker, mit denen sich die gezielte Zucht bestimmter Eigenschaften wesentlich beschleunigen lässt. Bei diesem Verfahren spricht man von der markergestützten Selektion (engl. Marker assisted selection, MAS). Theoretisch wäre die Zuordnung eines Markers zu einer bestimmten Eigenschaft ganz einfach, nur die riesigen, teilweise polyploiden Genome vieler Nutzpflanzen bereiten den Züchtern Probleme.

Erschwerend kommt hinzu, dass viele züchtungsrelevante Eigenschaften polygen, also durch mehrere Gene, gesteuert sind. „Für viele Nutzpflanzen haben wir noch keine Marker, weil ihre Genome so komplex sind und ihre Analyse mit hohen Kosten verbunden ist“, erklärt Prof. Ian Bancroft, Leiter der Studie mit Markern auf Transkriptomebene am John Innes Center in Norwich, England. Sein Team aus Wissenschaftlern aus Industrie und Forschung arbeitete an der Lösung dieses Problems, die es kürzlich im Fachmagazin Nature Biotechnology vorstellte.

„Wir haben erfolgreich Marker entwickelt, die ausschließlich auf Sequenzen exprimierter, also biologisch wirksamer Gene beruhen“, so Bancroft. Auf mRNA-Ebene zu arbeiten bedeute, die gesamte Genomsequenz gar nicht kennen zu müssen, um verlässliche Marker zu generieren, so die Wissenschaftler. Derartige Marker könnten im Grunde in jeder Nutzpflanzenart bestimmt werden, auch in Pflanzen mit komplexen Genomen wie Weizen oder Raps. Dies gelte selbst für Eigenschaften, die auf Genexpressionsbene reguliert würden, beispielsweise durch epigenetische Modifikationen, schreiben die Wissenschaftler in ihrer Studie.

Als „Assoziations-Transcriptomics“ bezeichnen die Wissenschaftler das Prinzip ihrer Vorgehensweise, auch bei Pflanzen mit unbekanntem Gesamtgenom aussagekräftige Marker zu finden. Anstatt genomische DNA sequenzieren die Forscher einfach das Transkriptom, also die mRNA der Pflanze und erfassen so automatisch alle aktiven Gene. Jeder Marker im Transkriptom wird einer bestimmten Variation in Gensequenz (als SNP Marker) und Genexpression (als Genexpressionsmarker) zugeordnet, die mit der Ausprägung einer Eigenschaft korrelieren. Die allotetraploide Pflanze Brassica napus (Raps), die zwei Genome enthält, diente den Forschern als Modellpflanze mit komplexem und noch nicht gänzlich bekanntem Genom, aber einer gut strukturierten SNP-Karte. Raps ist jedoch nicht nur Modellpflanze, sondern eine der wichtigsten Kulturpflanzen in Europa. In Deutschland ist Raps die Ölpflanze Nr. 1. Auf einer Fläche von ca. 1,3 Mio. Hektar wird in Deutschland Raps für Biokraftstoffe, die Ernährungswirtschaft und als wichtige Futterpflanze angebaut.

Derzeit erproben die Forscher ihre neuartige Züchtungsmethode in Zusammenarbeit mit dem auf Pflanzenzucht spezialisierten Unternehmen Limagrain, indem sie versuchen, verlässliche Marker für Rapshybride zu generieren. Das war bisher aufgrund fehlender Marker und Technologie nicht möglich gewesen. Prinzipiell lassen sich diese Ergebnisse auch auf andere Nutzpflanzengenome übertragen und werden helfen, Züchtungsprozesse in diesen Pflanzen maßgeblich zu beschleunigen.
Quelle:

Harper, AL. et al. (2012): Associative transcriptomics of traits in the polyploid crop species Brassica napus. Nature Biotechnology (22. Juli 2012), doi: 10.1038/nbt.2302.

| Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/journal/aktuelles/zuechtung-leicht-gemacht-mit-markern-auf-transkriptomebene?piwik_campaign=newsletter

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Klimawandel – die Tanne sticht Fichte und Buche aus
10.08.2017 | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

nachricht Feuerbrand bekämpfen und Salmonellen nachweisen
14.06.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie