Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was Klimawandel mit "Ortsschildern" im Roggenerbgut zu tun hat

24.02.2009
Wissenschaftler des Julius Kühn-Instituts sichern Zukunft des Mischbrotes indem sie Werkzeuge für die Züchtung angepasster Roggensorten entwickeln

Um auf Reisen zu wissen, dass man auf dem richtigen Weg ist, reicht meist ein Hinweisschild mit Ortsnamen aus. Ähnlich gehen Züchtungsforscher des Julius Kühn-Instituts (JKI) vor, um Roggensorten zu finden, die an Klimawandel und neue Schaderreger angepasst sind.

Damit sie sich rascher im Erbgut des Roggens zurechtfinden, suchen sie nach Gen-Markern. So nennen die Fachleute Ortsschilder im Erbgut, die z. B. auf ein Krankheitsresistenz-Gen hinweisen. Gelingt der Nachweis der flankierenden Ortsschilder, so ist mit hoher Wahrscheinlichkeit auch der Gen-Ort selbst in der Nähe. Bisher waren nur wenige Gen-Orte auf der Roggenlandkarte bekannt.

Durch einen Vergleich des Roggen-Erbguts mit dem des Reis ist es JKI-Forschern und ihren Partnern nun gelungen, zahlreiche weiße Flecken auf der Roggenkarte zu beseitigen. Sie fanden neue Gen-Marker und konnten sprichwörtlich neue Ortsschilder aufstellen. Die Originalveröffentlichung ist jetzt in der Fachzeitschrift Theoretical and Applied Genetics (siehe unten) erschienen.

Roggenanbau ist eine feste Größe in Deutschland und Nordosteuropa, wo Roggenmischbrote täglich auf der Speisekarte stehen. "Im Roggenerbgut schlummern Schätze, etwa Resistenzgene gegen Krankheiten oder jene Stresstoleranz-Gene, die Roggen auch auf sandigen, trockenen und nährstoffarmen Böden gut gedeihen lassen", erklärt Dr. Bernd Hackauf vom Julius Kühn-Institut. Hinsichtlich des Klimawandels sei der Roggen durchaus im Vorteil gegenüber seinen anspruchsvollen Verwandten Weizen oder Gerste. Die genetischen Grundlagen des Roggens werden nur von wenigen Arbeitsgruppen erforscht. Umso erfreulicher ist, dass der vergleichenden Ansatz mit dem verwandten Reis der deutsch-finnisch-niederländischen Arbeitsgruppe zur besseren Orientierung im Roggengenom verhilft.

Die beiden getrennten Arten Reis und Roggen gehören zur Familie der Süßgräser und besitzen gemeinsame Vorfahren. "Daher sind die Reihenfolgen ihrer Gene auf den Chromosomen über weite Strecken einander noch sehr ähnlich", erläutert Hackauf die Ausgangslage. Reis war auch deshalb als Vergleichpartner geeignet, da sein Erbgut vollständig entschlüsselt vorliegt.

Das Reisgenom ist mit seinen etwa 30.000 Genen das kleinste unter den Getreidegenomen. Mit Hilfe von 348 Gen-Markern konnte jedem der 7 Roggenchromosomen eine ähnliche Genregion auf den 12 bekannten Reischromosomen zugeordnet werden. "Das mag sich anhören wie ein Tropfen auf dem heißen Stein", so Hackauf. Der Züchtungsforscher aus dem mecklenburgischen Groß Lüsewitz rechnet jedoch vor, dass sich schneller weitere Marker finden lassen wenn man weiß, welcher Marker in welcher Genregion steht. Mehr Marker bedeuten mehr Ortsschilder, mehr Ortsschilder bedeuten rasche Orientierung. Je besser sich die Forscher mittels der Gen-Marker im Roggenerbgut zurechtfinden, desto schneller können sie jene Gene dingfest machen, die dem Roggen zu seinen einzigartigen Eigenschaften verhelfen. Damit haben sie einen bedeutenden Schritt bei der Präzisions-Züchtung neuer, besser angepasster Roggensorten getan. Für die Verbraucher bedeutet dies, dass sie trotz Klimawandel auch in Zukunft nicht auf ihr Roggenbrot verzichten müssen.

Originalartikel: Hackauf B, Rudd S, van der Voort JR, Miedaner T, Wehling P (2009) Comparative mapping of DNA sequences in rye (Secale cereale L.) in relation to the rice genome. Theor. Appl. Genet., Vol.118, S.371-384

Hintergrundinformation zur Präzisionszüchtung bzw. Smart Breeding:
Bei der klassischen Methode müssen die Züchter nach der Kreuzung aus hunderttausenden Pflanzen jene aufspüren, die genau die gewünschten Eigenschaften geerbt haben. Diese Aufgabe kann Jahrzehnte dauern, gleicht sie doch der Suche nach der berühmten Nadel im Heuhaufen. Smart Breeding bzw. Präzisionszüchtung verkürzt den Prozess enorm. Dabei werden, ähnlich wie in der Kriminalistik, so genannte Gen-Marker eingesetzt, kurze DNA-Schnipsel, die eine bekannte Abfolge von Erbgutbausteinen aufweisen. Diese Schnipsel variieren in der Abfolge (Sequenz) ihrer Bausteine von Pflanze zu Pflanze. Mit ihrer Hilfe lässt sich schnell erkennen, ob in einer Pflanze die gewünschten Gene vorhanden sind oder nicht. JKI-Forschern ist es mit solch einem Ansatz beispielsweise gelungen, Roggenpflanzen aufzuspüren, die während der Blüte sehr viel Pollen ausschütten und somit weniger anfällig für den Befall mit dem Mutterkorn-Pilz sind, einem gefährlichen Ähren-Parasiten. Mit der Präzisionszüchtung könnten auch Genvarianten für niedrige Gehalte an unerwünschten oder gefährlichen Stoffen - wie Allergene oder Giftstoffe - gezielt aufgespürt werden.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Bernd Hackauf
Julius Kühn-Institut - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Institut für Züchtungsforschung an landwirtschaftlichen Kulturen Groß Lüsewitz
Rudolf-Schick-Platz 3a, 18190 Sanitz
Tel.: 038209 / 45-207
E-Mail: bernd.hackauf@jki.bund.de

Stefanie Hahn | idw
Weitere Informationen:
http://www.jki.bund.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie