Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Züchtung leicht gemacht mit Markern auf Transkriptomebene

07.08.2012
Wissenschaftler haben eine neuartige Züchtungsmethode für agronomisch wichtige Eigenschaften von Nutzpflanzen etabliert, die ohne Kenntnis des gesamten Genoms funktioniert. Die sog. „TraitTag“-Technologie ordnet nur exprimierteren, also in Eiweiße umgeschriebenen Genen, bestimmte Eigenschaften zu.

Nutzpflanzen sollen möglichst resistent gegen biotischen und abiotischen Stress sein und dazu hohe Ernteerträge einbringen. Diese Eigenschaften zu optimieren, ist Aufgabe der Pflanzenzüchter. Die Assoziationsgenetik ist dabei ein wichtiges Werkzeug, mit dem Züchter schnell und effizient Bereiche im Genom abstecken können, die bestimmte Merkmale kontrollieren.


Das Genom von Raps ist sehr komplex und bislang nicht vollständig entschlüsselt. Die gezielte Züchtung neuer, besserer Eigenschaften ist daher aufwendig. (Quelle: © Norbert Nagel, Mörfelden-Walldorf, Germany / wikipedia.de).

So erhalten sie molekulare Marker, mit denen sich die gezielte Zucht bestimmter Eigenschaften wesentlich beschleunigen lässt. Bei diesem Verfahren spricht man von der markergestützten Selektion (engl. Marker assisted selection, MAS). Theoretisch wäre die Zuordnung eines Markers zu einer bestimmten Eigenschaft ganz einfach, nur die riesigen, teilweise polyploiden Genome vieler Nutzpflanzen bereiten den Züchtern Probleme.

Erschwerend kommt hinzu, dass viele züchtungsrelevante Eigenschaften polygen, also durch mehrere Gene, gesteuert sind. „Für viele Nutzpflanzen haben wir noch keine Marker, weil ihre Genome so komplex sind und ihre Analyse mit hohen Kosten verbunden ist“, erklärt Prof. Ian Bancroft, Leiter der Studie mit Markern auf Transkriptomebene am John Innes Center in Norwich, England. Sein Team aus Wissenschaftlern aus Industrie und Forschung arbeitete an der Lösung dieses Problems, die es kürzlich im Fachmagazin Nature Biotechnology vorstellte.

„Wir haben erfolgreich Marker entwickelt, die ausschließlich auf Sequenzen exprimierter, also biologisch wirksamer Gene beruhen“, so Bancroft. Auf mRNA-Ebene zu arbeiten bedeute, die gesamte Genomsequenz gar nicht kennen zu müssen, um verlässliche Marker zu generieren, so die Wissenschaftler. Derartige Marker könnten im Grunde in jeder Nutzpflanzenart bestimmt werden, auch in Pflanzen mit komplexen Genomen wie Weizen oder Raps. Dies gelte selbst für Eigenschaften, die auf Genexpressionsbene reguliert würden, beispielsweise durch epigenetische Modifikationen, schreiben die Wissenschaftler in ihrer Studie.

Als „Assoziations-Transcriptomics“ bezeichnen die Wissenschaftler das Prinzip ihrer Vorgehensweise, auch bei Pflanzen mit unbekanntem Gesamtgenom aussagekräftige Marker zu finden. Anstatt genomische DNA sequenzieren die Forscher einfach das Transkriptom, also die mRNA der Pflanze und erfassen so automatisch alle aktiven Gene. Jeder Marker im Transkriptom wird einer bestimmten Variation in Gensequenz (als SNP Marker) und Genexpression (als Genexpressionsmarker) zugeordnet, die mit der Ausprägung einer Eigenschaft korrelieren. Die allotetraploide Pflanze Brassica napus (Raps), die zwei Genome enthält, diente den Forschern als Modellpflanze mit komplexem und noch nicht gänzlich bekanntem Genom, aber einer gut strukturierten SNP-Karte. Raps ist jedoch nicht nur Modellpflanze, sondern eine der wichtigsten Kulturpflanzen in Europa. In Deutschland ist Raps die Ölpflanze Nr. 1. Auf einer Fläche von ca. 1,3 Mio. Hektar wird in Deutschland Raps für Biokraftstoffe, die Ernährungswirtschaft und als wichtige Futterpflanze angebaut.

Derzeit erproben die Forscher ihre neuartige Züchtungsmethode in Zusammenarbeit mit dem auf Pflanzenzucht spezialisierten Unternehmen Limagrain, indem sie versuchen, verlässliche Marker für Rapshybride zu generieren. Das war bisher aufgrund fehlender Marker und Technologie nicht möglich gewesen. Prinzipiell lassen sich diese Ergebnisse auch auf andere Nutzpflanzengenome übertragen und werden helfen, Züchtungsprozesse in diesen Pflanzen maßgeblich zu beschleunigen.
Quelle:

Harper, AL. et al. (2012): Associative transcriptomics of traits in the polyploid crop species Brassica napus. Nature Biotechnology (22. Juli 2012), doi: 10.1038/nbt.2302.

| Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/journal/aktuelles/zuechtung-leicht-gemacht-mit-markern-auf-transkriptomebene?piwik_campaign=newsletter

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Bäume im Klimawandel: Schneller groß mit leichterem Holz
14.08.2018 | Technische Universität München

nachricht Göttinger Agrarökologen erforschen Nahrungsnetze von Bestäubern und natürlichen Gegenspielern
07.08.2018 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Schatzkammer Datenbank: Digitalisierte Schwingfestigkeitskennwerte sparen Entwicklungszeit

16.08.2018 | Informationstechnologie

Interaktive Software erleichtert Design komplexer Gussformen

16.08.2018 | Informationstechnologie

Fraunhofer HHI entwickelt Quantenkommunikation für jedermann im EU-Projekt UNIQORN

16.08.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics