Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher des Helmholtz Zentrums München analysieren das Genom einer hitze- und dürreresistenten Getreidepflanze

30.01.2009
Vorsorge für den Klimawandel

Das Klima wandelt sich. Um die Ernährung zu sichern, brauchen die Menschen gerade in heute schon trockenen Regionen Pflanzen, die unter kargen Bedingungen gedeihen. Zum Beispiel Sorghum: Das im Deutschen Mohrenhirse, Durra- oder Besenkorn genannte, bis zu fünf Meter hohe Gras ist äußerst resistent gegen Trockenheit und Hitze.


Sorghum bicolor
Foto: United States Department of Agriculture

Die aus Afrika stammende Pflanze behauptet sich auch da, wo andere Getreidepflanzen verdorren. In trocken-warmen und gemäßigten Gebieten Amerikas, Asiens und Europas dient sie zumeist als Nahrungsmittel und Futtergras und gewinnt auch als Basis von Agrartreibstoff an Bedeutung. Außerdem liefert sie Fasern und Brennmaterial.

Als Teil eines internationalen Wissenschaftler-Konsortiums analysieren Forscher des Helmholtz Zentrums München die Gene dieser ersten Pflanze afrikanischen Ursprungs, deren Genom sequenziert worden ist.

"Wir wollen die funktionelle und strukturelle Genomik des Sorghum aufklären", erklärt Dr. Klaus Mayer vom Institut für Bioinformatik und Systembiologie des Helmholtz Zentrums München. "Das ist die Voraussetzung dafür, dieses so wichtige Getreide mit gezielter Züchtung noch leistungsfähiger zu machen. Als Deutsches Zentrum für Gesundheit und Umwelt ist die nachhaltige Sicherung unserer Nahrungsgrundlagen eines unserer wichtigen Forschungsthemen. Daher versuchen wir, etwas über die molekularen Grundlagen der ausgepägten Trockentoleranz zu lernen, um dieses Wissen auch für andere Nutzpflanzen in unseren Breiten zukünftig zu nutzen." Die Fachzeitschrift Nature veröffentlicht in ihrer aktuellen Ausgabe erste Ergebnisse der Studie.

Sorghum ist als Modellsystem interessant, weil es näher mit den Hauptgetreidearten tropischen Ursprungs, zum Beispiel Mais, verwandt ist als mit Reis. Zudem hat die Mohrenhirse nicht wie viele andere (Nutz)pflanzen ihr Genom in den vergangenen Jahrmillionen vergrößert. Ihr recht kleines Genom - rund ein Viertel so groß wie das menschliche - ist ein guter Ansatzpunkt zur Erforschung der komplexeren Genome wichtiger Nutzpflanzen wie Mais oder Zuckerrohr, zumal Sorghum wie diese zu den "C4-Pflanzen" zählt.

Solche Pflanzen betreiben dank biochemischer und morphologischer Spezialisierungen eine besondere Art der Photosynthese, bei der zunächst ein Molekül mit vier Kohlenstoffatomen entsteht, daher der Name. So können sie Kohlenstoff gerade bei höheren Temperaturen effizienter assimilieren als "C3-Pflanzen" und eignen sich besonders zur Produktion von Biomasse für die Energiegewinnung.

Sorghum ist die erste Getreidepflanze mit C4-Photosynthese, deren Genom vollständig sequenziert vorliegt. Die Analyse seiner funktionellen Genomik eröffnet neue Einblicke in die molekularen Unterschiede zwischen "C3"- und "C4"-Pflanzen. Außerdem liefert der Vergleich mit der ebenfalls sequenzierten C3-Pflanze Reis Informationen darüber, wie sich diese Getreide im Lauf der Evolution auseinander entwickelt haben.

Die Daten der Münchner Wissenschaftler erlauben auch die vergleichende Analyse von Sorghum, Reis und Mais. Sie gibt Aufschluss etwa über die Evolution der Genomgröße, Verteilung und Vervielfältigung der Gene oder Rekombinationsvorgänge. Nicht zuletzt haben die Forscher in ihrer Studie eine Methode validiert: Das "Whole-genome-shotgun-sequencing", ein besonders schneller und kostengünstiger Weg zur Sequenzierung vollständiger Chromosomen und Genome. Dabei kopiert man die DNA zunächst mehrfach und zerschlägt diese Kopien dann wie mit einem Schrotschuss in viele kleine Fragmente, die anschließend jeweils von beiden Enden her sequenziert werden.

Originalartikel
Takuji Sasaki & Baltazar A. Antonio: Plant genomics: Sorghum in sequence. Nature 457, 547-548 (29 January 2009) | doi:10.1038/457547a; Published online 28 January 2009
Ansprechpartner
Dr. Klaus Mayer
Helmholtz zentrum München, Institut für Bioinformatik und Systembiologie
E-Mail k.mayer@helmholtz-muenchen.de
Weitere Informationen für Medienvertreter:
Sven Winkler
Helmholtz Zentrum München, Pressestelle
Tel. 089/3187-3946
E-Mail: presse@helmholtz-muenchen.de

Michael van den Heuvel | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-muenchen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Verbesserte Kohlendioxid-Fixierung dank Mikrokompartiment
25.09.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Regenbogenfarben enthüllen Werdegang von Zellen
25.09.2017 | Technische Universität Dresden

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungen

Posterblitz und neue Planeten

25.09.2017 | Veranstaltungen

Hochschule Karlsruhe richtet internationale Konferenz mit Schwerpunkt Informatik aus

25.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Legionellen? Nein danke!

25.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Hochvolt-Lösungen für die nächste Fahrzeuggeneration!

25.09.2017 | Seminare Workshops

Seminar zum 3D-Drucken am Direct Manufacturing Center am

25.09.2017 | Seminare Workshops