Nahezu vollständige Genomversion des Kleinen Blasenmützenmooses (Physcomitrium patens)

• Ein Forschungsteam unter Beteiligung der Universität Freiburg legt neue Daten zu der Modellpflanze vor.
• Das Kleine Blasenmützenmoos hat bereits wichtige Erkenntnisse zur Entwicklung der Landpflanzen geliefert. 
• „Künftige Forschungen zur Evolution der Chromosomenstruktur werden von unseren Daten profitieren“, sagt Prof. Dr. Stefan Rensing. Die Ergebnisse sind in Nature Plants erschienen.

Das Kleine Blasenmützenmoos (Physcomitrium patens; früher: Physcomitrella patens) hat als so genannter Modellorganismus bereits maßgeblich dazu beigetragen, die Evolution und Entwicklung von Pflanzen besser zu verstehen. Trotzdem enthielt das bisher bekannte Genom von Physcomitrium patens noch zahlreiche unvollständige oder fehlerhafte Bereiche. Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der Universität Freiburg hat nun eine neue, annähernd vollständige Genomversion vorgelegt, die unter anderem zeigt, dass das Genom des Mooses nur 26 und nicht, wie bisher vermutet, 27 Chromosomen umfasst.

„Künftige Forschungen zur Evolution der Chromosomenstruktur werden von unseren Daten profitieren“, sagt der Zellbiologe Prof. Dr. Stefan Rensing, Professor für Datenintegration und Systemmodellierung von eukaryotischen Modellorganismen an der Universität Freiburg und Mitautor der Studie. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature Plants erschienen.

Eigenschaften der ersten Landpflanzen

Die Linien der Moose im weiteren Sinne (Bryophyten) und die Linie der Gefäßpflanzen trennten sich vor etwa 500 Millionen Jahren evolutionär. Vergleicht man heutige Eigenschaften der Vertreter dieser beiden Hauptlinien der Landpflanzen, dann lassen sich daraus Schlüsse ziehen über die Eigenschaften der ersten Landpflanzen – also vor der evolutionären Aufspaltung. Dafür braucht es aber möglichst gute Daten: „Je besser die Referenzgenome, desto besser die Analysen“, sagt Rensing. Hier bieten die neuen Daten viele Ansatzpunkte für künftige Forschungen.

Verlorene und erworbene Gene

Konkret bedeutet die jetzt von dem Forschungsteam vorgelegte Genomversion des Kleine Blasenmützenmooses, dass Wissenschaftler*innen mit größerer Sicherheit ableiten können, welche Gene in Moosen im Vergleich zu Blütenpflanzen erworben wurden und welche verloren gingen. Letztlich lässt sich damit die Evolution der Chromosomenstruktur – Centromere, Telomere und konservierte Genabfolgen – der Landpflanzen insgesamt besser verstehen. „Die verwendeten Methoden sind vergleichende Genomik, Phylogenie, Syntenieanalyse sowie die ancestral state analysis, also die Analyse ursprünglicher Zustände“, erläutert Rensing die Forschungsarbeit.

Faktenübersicht:
• Originalpublikation: Guiqi Bi, Shijun Zhao, Jiawei Yao, Huan Wang, Mengkai Zhao, Yuanyuan Sun, Xueren Hou, Fabian B. Haas, Deepti Varshney, Michael Prigge, Stefan A. Rensing, Yuling Jiao, Yingxin Ma, Jianbin Yan, Junbiao Dai: Near telomere-to-telomere genome of the model plant Physcomitrium patens. In: Nature Plants (2024).
DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-023-01614-7
• Prof. Dr. Stefan Rensing ist seit 2021 Prorektor für Forschung und Innovation der Universität Freiburg und hat die Professur für Datenintegration und Systemmodellierung von eukaryotischen Modellorganismen an der Fakultät für Chemie und Pharmazie inne. Zu seinen Forschungsschwerpunkten zählt die pflanzliche Evolutionsforschung. Rensing koordinierte von 2019 bis 2023 das Schwerpunktprogramm 2237 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) „MadLand – Molecular Adaptation to Land: plant evolution to change“ (https://madland.science/), das sich mit dem Landgang der Pflanzen vor etwa 500 Millionen Jahren beschäftigt.
• An der Studie waren maßgeblich Forschende der Chinesischen Akademie für die Wissenschaften aus Shenzhen beteiligt, die das Projekt auch förderte.

Kontakt:
Hochschul- und Wissenschaftskommunikation
Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-4302
E-Mail: kommunikation@zv.uni-freiburg.de

Originalpublikation:

https://doi.org/10.1038/s41477-023-01614-7

Weitere Informationen:

https://kommunikation.uni-freiburg.de/pm/2024/nahezu-vollstaendige-genomversion-…