Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit uralter RNA der Züchtung auf der Spur

28.09.2010
Molekulare Momentaufnahmen jahrhundertealter Samen von Kulturpflanzen könnten Geheimnisse der Züchtung lüften. RNA-Analysen als neues Werkzeug der Pflanzenforschung.

Die Urahnen unsere Kulturpflanzen gab es schon in der Jungsteinzeit. Im Laufe der letzten Jahrtausende haben sich Reis, Kürbis und Teosinte – die Urform des Mais – und alle anderen Kulturpflanzen unter dem Einfluss von Ackerbau und Züchtung stark verändert.

Wie und wann sich der Wandel von den winzigen Ähren der Teosinte zu prallen Maiskolben vollzog, wissen wir heute noch nicht genau. Neue Forschungsansätze verfolgen jetzt Hinweise aus RNA-Sequenzen von Samen aus den Ursprungszeiten des Pflanzenanbaus.

Letzte Woche wurden auf einer Konferenz über biomolekulare Archäologie in Kopenhagen erste Ergebnisse aus RNA-Untersuchungen von 800-jährigen Maissamen und 500-jährigen Gerstensamen vorgestellt. Uralte DNA verrät uns, wie Vorzeitorganismen ungefähr ausgesehen haben könnten. Aber uralte RNA zeigt, wie genau sie ausgesehen haben. Statt nur DNA an historischen Funden zu untersuchen rückt deshalb auch die RNA von Pflanzen immer stärker in den Fokus der Wissenschaft.

Bis vor kurzem hat sich niemand getraut, RNA für die Erforschung jahrhundertealter Samen zu verwenden. Die Moleküle sind weniger stabil als DNA. Schon die Arbeit im Labor mit „frischer“ RNA ist oft aufwändig und kompliziert. Sie muss z.B. auf Eis gelagert werden, damit sie nicht von speziellen Enzymen abgebaut wird. In Samen spielt RNA aber eine entscheidende Rolle. Durch die Samenschale gut geschützt, können Samen lange Zeiten überdauern (Keimruhe) und keimen erst, wenn die Bedingungen vorteilhaft sind. Fertige RNA-Moleküle sorgen dann z.B. dafür, dass schnell genug Energie für den Keimling zur Verfügung steht.

DNA der Plan – RNA die Anweisung

Vor der RNA steht die DNA. Hier ist der genetische Bauplan der Pflanze angelegt. Erst wenn die DNA nach der Transkription in RNA umgeschrieben ist, wird der Plan konkret. Dann ist klar, welche Teile des Plans ausgeführt werden und wann welche Bausteine zum Einsatz kommen. Die angeschalteten Gene verlassen als Messenger-RNA (mRNA) den Zellkern und im Zellplasma startet die Umsetzung der Bauanweisung in Proteine. Die Forscher zeichnen die Gesamtheit dieser RNA-Moleküle auf: Durch das so genannte Transskriptom erhalten sie eine Momentaufnahme der Genexpression in der Pflanze. So kann die Analyse von RNA-Molekülen mehr über die tatsächliche Wuchsform von Pflanzen aus vergangenen Jahrhunderten aufdecken.

Die Forscher sammeln nun Proben von alten Maissamen aus Chile und Arizona und vergleichen das Transkriptom mit dem moderner Maislinien. Parallelen zu Genen im heutigen Mais lassen hoffen, dass man auf diese Weise mehr über die Züchtungsgeschichte erfährt. Ziel ist es jetzt, mit Samenproben die gesamte 6000-jährige Entwicklungsgeschichte der Kulturpflanze in Menschenhand nachzuvollziehen.

Das Gerste-Paradox

Bei der Gerste ist man schon einen Schritt weiter. Britische Forscher analysierten nicht die überdauerte RNA aus den 500 Jahre alten Samen aus Ägypten, sondern ließen die Saat aufgehen. Im Transkriptom der gekeimten Pflanzen fanden sie kleine regulatorische RNA-Moleküle. Diese RNAs beeinflussen die Translation, den nächsten Schritt auf dem Weg vom DNA-Bauplan zum fertigen Protein. Hätte man nur die DNA der Gerste analysiert, wäre man davon ausgegangen, dass sie schon damals ihre heute übliche sechs-reihige Ährenform aufwies. Die gekeimten Pflanzen setzten die in der DNA angelegte Bauanleitung jedoch anders um. Sie bildeten zweireihige Ähren aus, was eine Anpassung an die Trockenheit des Standorts im ariden Klima Ägyptens darstellen könnte. Die Forscher wollen nun mithilfe von Vergleichen zu Transkriptomen heutiger Gerste herausfinden, ob und wie die regulatorischen RNAs dieses Paradox erklären können.

Für die Pflanzenforschung scheinen RNA-Analysen ein interessantes neues Werkzeug zu sein, mit dem genauere Erkenntnisse über historische Züchtungserfolge möglich werden könnten.

Quelle:
Callaway, Ewen (2010): Taking molecular snaps of ancient crops. RNA molecules could help to reveal plant breeding in action hundreds of years ago. Nature, 13. September 2010, doi:10.1038/news.2010.464

| Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.Pflanzenforschung.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Tausende Holztäfelchen simulieren Plastikmüll
23.02.2017 | Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

nachricht Mehr wärmeliebende Tiere und Pflanzen durch Klimawandel
20.02.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie