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 Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise