Forscherteam gewinnt Einblicke ins Maisgenom

US-deutsches Team will Gen-Sequenz in drei Jahren entschlüsseln

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist ein wesentlicher Meilenstein auf dem Weg zur Entschlüsselung der komplexen Genomstruktur des Mais gelungen. Die Wissenschaftler haben jetzt erstmals die Anzahl und die räumliche Anordnung der Mais-Gene identifiziert. Damit wurde eine wesentliche Grundlage für die Sequenzierung des gesamten Genoms erarbeitet. In drei bis fünf Jahren wollen die Forscher das gesamte Mais-Genom entschlüsselt haben.

„Bereits jetzt liefern diese Ergebnisse wichtige Informationen nicht nur für die zukünftige Genomforschung, sondern auch für weitere Fortschritte in der Pflanzenzüchtung“, berichtet Klaus Mayer vom Institut für Bioinformatik am GSF – Forschungszentrum für Umwelt und http://www.gsf.de . Das Maisgenom umfasst etwa 59.000 Gene und ist ungefähr so groß wie das des Menschen. Es stellt damit das größte bisher untersuchte pflanzliche Genom dar. Seit die Pflanze vor fünf Mio. Jahren entstand, hat sich ihr Erbgut allerdings extrem gewandelt. Ursprünglich besaß der Mais vier Chromosomensätze, da beide Ursprungspflanzen ihren kompletten Chromosomensatz in die Kreuzung einbrachten. Anschließend gingen allerdings sehr viele Gene wieder verloren, während andere verdoppelt und immer wieder variiert wurden.

Die Struktur des Maisgenoms ist sehr komplex, da viele verschachtelte repetitive Elemente zwischen die Gene gestreut sind. Zusätzlich verändern zahlreiche Gene immer wieder ihre Position im Genom: Als springende Gene (Transposons) können sie sowohl innerhalb des Chromosoms an eine andere Stelle wechseln, als auch auf andere Chromosomen springen. Schon nach einer evolutionär gesehen kurzen Zeitspanne unterscheidet sich Mais auch von nahen Verwandten stark – vermutlich gibt es zwischen ihnen mehr genetische Unterschiede als zwischen Mensch und Maus, führt der Forscher aus.

Mais gehört zu den weltweit wichtigsten Getreidepflanzen. Die bisherigen Forschungsergebnisse bringen auch für die Züchtung neuer leistungsfähiger Sorten neue Möglichkeiten. Nach Angaben der Forscher steht dabei aber nicht die Erzeugung transgener Pflanzen am Programm, sondern die konventionelle züchterische Verbesserung. Ziel neuer Züchtungen ist das Einkreuzen wichtiger Merkmale wie Stress-Toleranz oder höherer Ertrag, um bestehende Sorten zu verbessern. „Für die Züchtung ist es wichtig, diese Merkmale mit molekularen Sequenzen zu verknüpfen, d.h. wir müssen genetische Marker finden, um die für uns interessanten Bereiche möglichst eng eingrenzen“, so Mayer. Mit den bisher vorliegenden Daten können viele Marker entwickelt werden, mit deren Hilfe nach einer konventionellen Kreuzung relativ leicht geprüft werden kann, ob das Ergebnis die gewünschten Eigenschaften trägt.