Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wild und tolerant: Gene der Wildtomate für Stresstoleranz identifiziert

12.08.2014

Wildtomaten (Solanum pennelii) zeichnet im Vergleich zu Kultursorten (Solanum lycopersicum) eine höhere Stresstoleranz gegenüber Trockenheit oder einen hohen Salzgehalt im Boden aus. Die Cuticula, eine wachsartige Schutzschicht auf den Blättern, spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Die Wildtomate dient aufgrund ihrer höheren Stresstoleranz unter anderem gegenüber Trockenheit und einem hohen Salzgehalt im Boden als Vorbild bei der Züchtung von Kultur-Tomaten. Um diesen genetisch bedingten Vorteil durch Kreuzung auch auf Kultursorten übertragen zu können, fehlte es bisher an genauen Informationen über die genetischen Faktoren und Mechanismen. Ein internationales Forscherteam hat nun mit Beteiligung aus Deutschland bzw. Kofinanzierung durch das PLANT 2030-Projekt PPD das Genom der Wildtomate vollständig sequenziert und analysiert, um diese Wissenslücke zu schließen.


Kulturtomaten zeichnen sich durch ihren leckeren Geschmack und hohen Nährstoffgehalt aus. Was die Stresstoleranz jedoch betrifft, kann sie von ihrem verwandten Wildtyp noch einiges lernen. (Bildquelle: © Maria Lanznaster/ pixelio.de)

Die Cuticula macht den Unterschied

Bei der Untersuchung der Widerstandsfähigkeit der Wildtomate knüpften die Forscher an frühere Studien an, die sich in diesem Zusammenhang mit der Cuticula, einer äußeren Wachsschicht auf der Epidermis, beschäftigt haben. Diese größtenteils aus Cutin bestehende Schutzschicht stabilisiert das äußere Abschlussgewebe von Pflanzen und schützt diese vor Wasserverlust, wodurch die Pflanze widerstandsfähiger gegenüber Hitze und Trockenheit wird. Die Forscher verglichen die Cuticula der Wildtomate mit der der Kulturtomate und stellten dabei fest, dass der Wachsgehalt bei der Wildtomate um ein dreifaches höher war.

Genomsequenzierung bringt Licht ins Dunkel

Die Sequenzierung des Genoms der Wildtomate ermöglichte es den Forschern nun, das Gen zu identifizieren, das die chemische Zusammensetzung der Cuticula reguliert. Dieses Gen findet sich übrigens auch im Erbgut der Modellpflanze Arabidopsis thaliana wieder, wo es ebenfalls an der Bildung des Wachses beteiligt ist. Im Vergleich zur Kulturtomate war die Expression dieses Gens bei der Wildtomate signifikant höher. Im weiteren Verlauf ihrer Untersuchung identifizierten die Forscher insgesamt 100 weitere Kandidatengene, die bei der Reaktion und Anpassung an eine trockene Umgebung oder einen hohen Salzgehalt im Boden möglicherweise eine Rolle spielen könnten.

Introgressionslinien optimieren

Die Forscher leisten mit ihrer Arbeit einen direkten Beitrag für die Tomatenzüchtung. „Mit der Sequenzierung ist es uns gelungen, eine wertvolle Quelle für die Aufklärung der Eigenschaften der Introgressionslinien zu schaffen“, erklärt Prof. Dr. Usadel von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen und dem Forschungszentrum Jülich (früher am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam).  Introgressionslinien entstehen, wenn Kulturpflanzen bzw. im aktuellen Fall Kulturtomaten mit verwandten Wildsorten gekreuzt werden, um bestimmte vorteilhafte Gene zu übertragen. Die Nachkommen der Kreuzung werden anschließend erneut und so lange mit der Kultursorte gekreuzt (Rückkreuzung), bis nur noch die  gewünschten Gene bzw. einzelne kurze Chromosomen-Abschnitte der Wildart überführt sind.

Durch die abschnittsweise Integration des Wildtomatengenoms in die Kulturpflanze können entsprechende erkenn- oder messbare Veränderungen diesen Abschnitten im Genom zugeordnet werden. Introgressionslinien sind somit eine gleichzeitige Ressource zur Aufklärung von Gen-Funktions-Beziehungen in der Grundlagenforschung und für die angewandte Forschung zur gezielten Veränderung züchterisch gewünschter Eigenschaften.

Dank der Sequenzierung des Genoms der Wildtomate Solanum pennelii können Tomatenzüchter nun in Zukunft Gene genauer identifizieren und diese gezielt in Züchtungslinien überführen. Bisher waren nur die relevanten Genomabschnitte bekannt, die sogenannten Quantitative Trait Loci (QTL). „Dabei handelt es sich um Abschnitte im Genom, die für die Ausprägung bestimmter Merkmale verantwortlich sind“, erklärt Usadel. QTL stellen also eine statistische Wahrscheinlichkeit für die Lokalität eines oder mehrerer Gene dar. Erst mit der Sequenz wird aus dieser Wahrscheinlich Gewissheit.

Den Anbau von Tomaten verbessern

Vor dem Hintergrund des Klimawandels und des steigenden Bedarfs an Nahrungsmittel spielt die Optimierung von Nutzpflanzen eine wichtige Rolle. Die Tomate ist aufgrund ihres hohen Gehalts an Mineralstoffen und Vitaminen ein wichtiges Nahrungsmittel. Die vielseitig zu verarbeitende Nutzpflanze stammt ursprünglich aus den Andenregionen Südamerikas, wo die Wildart Solanum pennelii überwiegend an trockenen, steinigen Hängen und in sandigen Gebieten wächst.

Usadel, B. et al. | Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/index.php?cID=10011

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