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 Sauerstoffkrisen in der Adria sind nicht nur vom Menschen verursacht
28.03.2017 | Universität Wien

nachricht Müll in den Weltmeeren überall präsent: 1220 Arten betroffen
23.03.2017 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

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: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE