Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Genom einer Wunderpflanze entschlüsselt

28.01.2016

Als Lebensraum für Fische und andere Tiere sowie als natürlicher Filter spielt Seegras eine zentrale Rolle in Küstenökosystemen. Koordiniert von den Universitäten Groningen (NL) und Gent (B) sowie vom GEOMAR in Kiel und mit Unterstützung des Exzellenzclusters „Ozean der Zukunft“ haben 20 wissenschaftliche Arbeitsgruppen aus neun Ländern in jahrelanger Arbeit das Erbgut des Großen Seegrases (Zostera marina) entschlüsselt. Die Ergebnisse, die jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature erscheinen, geben Auskunft über die Evolutionsgeschichte der marinen Wunderpflanze. Gleichzeitig können sie zum Schutz der weltweit schrumpfenden Seegras-Bestände beitragen.

Wer im Sommer am Strand badet, nimmt Wasserpflanzen wie das Seegras oft als störend wahr. Dabei hat es eine enorme ökologische und wirtschaftliche Bedeutung, die aber immer noch unterschätzt wird. Seegraswiesen bilden unter anderem Brutplätze für Fische, Verstecke für Jungfische und Lebensraum für Muscheln, Schnecken und Krebse.


Seegraswiese in der Kieler Bucht. Foto: Thorsten Reusch, GEOMAR


Seegraswiesen bilden einen Lebensraum für Krebstiere, Jungfische und viele andere. Foto: Thorsten Reusch, GEOMAR

Ein europäisch-amerikanisches Konsortium hat nun in einem achtjährigen Projekt den genetischen Bauplan des Großen Seegrases (Zostera marina) entschlüsselt. An der Arbeit waren 20 Arbeitsgruppen aus neun Ländern beteiligt, darunter die Universitäten Groningen (Niederlande) und Gent (Belgien) sowie das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und der Kieler Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“ als zentrale Partner.

„Über die Genomsequenzierung wollten wir Aufschlüsse über die einzigartige Evolution der Seegräser gewinnen" sagt Prof. Dr. Thorsten Reusch vom GEOMAR, einer der drei Koordinatoren und Mitautor der Studie, die heute in der renommierten Fachzeitschrift Nature erscheint.

Für die Wissenschaft ist das Große Seegras auch deshalb interessant, weil es ursprünglich eine Landpflanze war, die sich evolutionär wieder an das Meeresleben anpassen konnte. Die Vorfahren des heutigen Zostera marina sind einkeimblättrige Pflanzen, zu denen auch Weizen oder Weidelgras gehören. Das Team fand heraus, dass im Lauf der Entwicklungsgeschichte zahlreiche Anpassungen an das Landleben verloren gingen, weil diese nicht mehr benötigt wurden. Dazu zählen der Aufbau von Stützgewebe oder spezielle Mechanismen, um sich gegen Verdunstung zu schützen.

Im gleichen Maße sind neue Gene erschienen, die Anpassungen während der Rückkehr in den Lebensraum Meer darstellen. So konnten die Forscher Genfamilien identifizieren, die eine Bestäubung unter Wasser ermöglichen und den Pflanzen helfen, mit hohen Salzgehalten, geringen Lichtstärken sowie einer veränderten Parasitenzusammensetzung zurecht zu kommen. Weitere vergleichende Genomanalysen zeigten, dass die Ausbreitung der Seegräser zusammenfällt mit dem Ende der Kreidezeit vor ca. 67 Millionen. Damals starben vermutlich nach einem Meteoriteneinschlag rund 70% aller Tiere und Pflanzen aus.

„Diese Studie zeigt das enorme Potenzial der vergleichenden Genomforschung und demonstriert gleichzeitig, dass in den Biowissenschaften grundlegende Erkenntnisse nur in großen, internationalen Teams zu erzielen sind“, sagt Professor Reusch. Seegras hat für die Meeresökologie eine enorme Bedeutung.

„Ohne Seegras ist der Meeresboden nur ein zweidimensionaler Sandgrund. Mit Seegras handelt es sich hingegen um einen reich strukturierten dreidimensionalen Lebensraum“, betont der Kieler Biologe. In den vergangenen Jahren sind Seegraswiesen – vor allem durch Überdüngung und direkte Zerstörung des Lebensraums – weltweit stark zurückgegangen.

Die allgemeine Klimaerwärmung bedroht die Pflanzen ebenfalls. Wärmetolerante Bestände aus südlichen Regionen könnten eine „genetische Rettung“ für nördlichere Bestände sein, so Reusch. Das nun publizierte Genom kann dabei eine wichtige Grundlage bilden, um die am besten geeigneten Genotypen auszuwählen.

Auch für die Biotechnologen ist die Genomsequenzierung von großem Interesse, denn Seegräser können unter Salzgehalten existieren, die für alle Nutzpflanzen tödlich wären. „Somit bietet das Genom eine wertvolle Ressource für Biotechnologen, um Anpassungen an Versalzung bei Nutzpflanzen zu untersuchen“, erklärt Reusch.

Originalarbeit:
Olsen, J. L., P. Rouzé, B. Verhelst, Y.-C. Lin, T. Bayer, J. Collen, E. Dattolo, E. De Paoli, S. Dittami, F. Maumus, G. Michel, A. Kersting, C. Lauritano, R. Lohaus, M. Töpel, T. Tonon, K. Vanneste, M. Amirebrahimi, J. Brakel, C. Boström, M. Chovatia, J. Grimwood, J. W. Jenkins, A. Jüterbock, A. Mraz, W. T. Stam, H. Tice, E. Bornberg-Bauer, P. J. Green, G. A. Pearson, G. Procaccini, C. M. Duarte, J. Schmutz, T. B. H. Reusch, Y. Van de Peer (2016): The genome of the seagrass Zostera marina reveals angiosperm adaptation to the sea. Nature, http://dx.doi.org/10.1038/nature16548

Weitere Informationen:

http://www.geomar.de Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://www.ozean-der-zukunft.de Der Kieler Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“

Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.geomar.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht In Hochleistungs-Mais sind mehr Gene aktiv
19.01.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Warum es für Pflanzen gut sein kann auf Sex zu verzichten
19.01.2018 | Universität Wien

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: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie