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 „Antilopen-Parfüm“ hält Fliegen von Kühen fern
20.10.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

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...

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

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise