Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rapsgenom entschlüsselt

21.08.2014

Einzigartiger Einblick in die evolutionären Prozesse der Artentstehung – Forschergruppe der Universität Gießen an internationalem Genomsequenzierungsprojekt beteiligt

Der Raps, Europas wichtigste Ölpflanze, hat ein Geheimnis weniger: Ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, darunter aus Deutschland Dr. Birgit Samans und Prof. Dr. Rod Snowdon von der Professur für Pflanzenzüchtung der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), hat das komplexe Genom des Rapses (Brassica napus) entschlüsselt.


Rapsblüten

Foto: Rod Snowdon

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gewannen dabei wichtige neue Erkenntnisse über die Entstehung von Kulturpflanzen nach Artkreuzungen. Die Ergebnisse wurden nun in der renommierten Zeitschrift „Science“ veröffentlicht.

Der Raps ist eine der jüngsten Pflanzenarten und zeichnet sich unter den Kulturpflanzen durch seine einzigartige Entstehungsgeschichte aus. Erst vor wenigen tausend Jahren entstanden die ersten Rapspflanzen aus einer zufälligen Artkreuzung zwischen Kohl- und Ölrübsenformen. Samen aus Artkreuzungen werden nur sehr selten fruchtbar, und zwar erst nach zufälliger, vollständiger Verdopplung beider Chromosomensätze der Elternteile.

Da alle heutigen Blühpflanzen auf ähnliche Weise entstanden sind, in den allermeisten Fällen vor Millionen von Jahren, gibt die Genomsequenz von Raps einen einzigartigen Einblick in die evolutionären Prozesse der Artentstehung. Treffen zwei verwandte, aber unterschiedliche Genome in einem Zellkern zum ersten Mal aufeinander, findet allmählich der Verlust von überflüssigen doppelten Genkopien statt – eine neue Art entsteht. Wie dieser Evolutionsprozess beginnt, ist bislang noch unklar.

Ungewöhnlicherweise behielt der Raps bislang fast alle Genkopien seiner beiden Elternspezies und bringt es so auf rund 101.000 Gene. Damit besitzt er mehr Gene als alle Organismen, deren Genome bereits sequenziert wurden – der Mensch beispielsweise hat weniger als 30.000 Gene. Da beim Raps viele Genfunktionen aufgrund der Genomdopplung mehrmals vorhanden und somit überflüssig sind, besteht hier ein großes Potential zur Änderung und Anpassung durch vorteilhafte Mutationen.

So lösen zum Beispiel ungenaue Chromosomenpaarungen, die beim Raps durch die Genomdopplung häufig vorkommen, Mutationen aus – und beschleunigen so die Evolution. Viele für die heutige Nutzung des Rapses wichtige Eigenschaften wurden unmittelbar nach der Artentstehung durch den Austausch von Chromosomenstücken gebildet.

So konnte sich eine Pflanze, die mit extrem geringer genetischer Vielfalt entstanden ist, in kürzester Zeit an diverse geographische und agrarökologische Extreme anpassen und sich dort behaupten. Heute ist der Anbau unterschiedlicher Rapsformen als Öl-, Futter- und Gemüsekulturen über ganz Europa sowie in Nordamerika, Asien und Australien weit verbreitet.

Aus Raps wird eines der wichtigsten Pflanzenöle für die menschliche Ernährung sowie für die Erzeugung von Biodiesel gewonnen. Der nach der Ölgewinnung zurückbleibende Pressrückstand liefert zudem ein wertvolles, proteinreiches Tierfutter, das hierzulande als wichtigste heimische Alternative zu importiertem Sojaschrot gilt. Die Kenntnisse aus der Genomsequenzierung haben vor allem für die Züchtung neuer Ölrapssorten mit besserer Umweltverträglichkeit und erhöhtem Ertrag eine große Bedeutung.

Die Sequenzierung des Rapsgenoms wurde durch Dr. Boulos Chalhoub vom französischen nationalen Agrarforschungsinstitut INRA koordiniert. Auf deutscher Seite wurden die Arbeiten zusammen mit kommerziellen Rapszüchtern im Rahmen des Forschungskonsortiums „PreBreedYield“ durchgeführt, ein Vorhaben der Förderaktivität „Pflanzenbiotechnologie der Zukunft“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).

Veröffentlichung
Chalhoub et al. (2014): Early allopolyploid evolution in the post-neolithic Brassica napus oilseed genome. Science, Ausgabe vom 22. August 2014.
DOI: 10.1126/science.1253435

Kontakt
Prof. Dr. Rod Snowdon
Professur für Pflanzenzüchtung
Interdisziplinäres Forschungszentrum für Biosystems und Umweltsicherung (IFZ)
Heinrich-Buff-Ring 26-32, 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-37420

Die 1607 gegründete Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) ist eine traditionsreiche Forschungsuniversität, die mehr als 26.500 Studierende anzieht. Neben einem breiten Lehrangebot – von den klassischen Naturwissenschaften über Rechts- und Wirtschaftswissenschaften, Gesellschafts- und Erziehungswissenschaften bis hin zu Sprach- und Kulturwissen¬schaften – bietet sie ein lebenswissenschaftliches Fächerspektrum, das nicht nur in Hessen einmalig ist: Human- und Veterinärmedizin, Agrar-, Umwelt- und Ernährungswissenschaften sowie Lebensmittelchemie. Unter den großen Persönlichkeiten, die an der JLU geforscht und gelehrt haben, befindet sich eine Reihe von Nobelpreisträgern, unter anderem Wilhelm Conrad Röntgen (Nobelpreis für Physik 1901) und Wangari Maathai (Friedensnobelpreis 2004). Seit 2006 wird die JLU sowohl in der ersten als auch in der zweiten Förderlinie der Exzellenzinitiative gefördert (Excellence Cluster Cardio-Pulmonary System – ECCPS; International Graduate Centre for the Study of Culture – GCSC).

Weitere Informationen:

http://www.sciencemag.org/
http://www.uni-giessen.de

Charlotte Brückner-Ihl | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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