Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Moos verdoppelte mehrmals sein Genom

nächste Meldung

„Das Moosgenom liegt zwischen dem der Algen und dem der Blütenpflanzen, die durch 800 Millionen Jahre Evolution getrennt sind“, erklärt Dr. Daniel Lang vom Helmholtz-Zentrum München, einer der beiden Erstautoren. Projektleiter Professor Dr. Stefan Rensing von der Philipps-Universität Marburg ergänzt: „Mit der vervollständigten Genomsequenz ist Physcomitrella endgültig zur Modellpflanze geworden.“ Die Autorinnen und Autoren erhoffen sich davon weitere Erkenntnisse über die Evolution der Landpflanzen, aber auch Anwendungsmöglichkeiten, etwa für den Pflanzenschutz.

Moose vermehren sich, anders als Samenpflanzen, nicht durch Samen, sondern durch mikroskopisch kleine Sporen, aus denen die neue Pflanze auskeimt.

Foto: Rabea Meyberg, AG Rensing; die Abbildung darf nur im Zusammenhang mit der zugehörigen wissenschaftlichen Veröffentlichung verwendet werden.

Das Kleine Blasenmützenmoos (Physcomitrella patens) erlaubt im Vergleich mit Samenpflanzen Rückschlüsse über die ersten Landpflanzen. Um erfolgreich zu sein, mussten sich diese an ein raues Klima mit extremen Temperaturschwankungen, mit Trockenheit, starker ultravioletter Strahlung und hoher Salzbelastung anpassen.

Wenn man die dabei erworbenen Schutzmechanismen besser kennt als bisher, kann man sie vielleicht auf Nutzpflanzen übertragen und diese widerstandsfähiger gegen die negativen Auswirkungen des globalen Klimawandels machen.

„Die vollständige Entschlüsselung des Moosgenoms ist eine elementare Voraussetzung, um die Lebensprozesse dieser einfach gebauten Pflanze zu verstehen“, sagt der Biologe Dr. Kristian K. Ullrich, der sich die Erstautorenschaft mit Daniel Lang teilt. Mittels neuer molekulargenetischer Techniken gelang es der Forschungsgruppe, Lücken zu schließen, die vor zehn Jahren noch verblieben waren.

Die Ergebnisse erlauben tiefe Einblicke in die Evolution der Landpflanzen. Überraschungen blieben dabei nicht aus: So sind in 500 Millionen Jahren wichtige Gene in fast unveränderter Reihenfolge erhalten geblieben, die zur pflanzentypischen Zellorganisation beitragen.

Das Team fand auch heraus, dass das Kleine Blasenmützenmoos seinen gesamten Genbestand zweimal komplett verdoppelte. Mehr als die Hälfte des Genoms enthält Transposonen – das sind Genabschnitte, die ihren Platz auf den Chromosomen wechseln können. Die Forschungsgruppe identifizierte außerdem einige gigantische Viren, die fest ins Genom eingebaut sind und möglicherweise die Keimzellen der Pflanzen vor Infektionen schützen.

An der Veröffentlichung sind neben Arbeitsgruppen aus Marburg, München und Freiburg weitere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus ganz Europa, Nordamerika und China beteiligt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft, die Exzellenzinitiative von Bund und Ländern sowie das Bundesforschungsministerium sowie weitere Forschungsförderer unterstützten die zugrundeliegende Forschungsarbeit finanziell.

Originalveröffentlichung: Daniel Lang, Kristian K. Ullrich & al.: The P. patens chromosome-scale assembly reveals moss genome structure and evolution, The Plant Journal 2017,
DOI: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.13801/abstract

Weitere Informationen:
Ansprechpartner: Professor Dr. Stefan Rensing,
Fachgebiet Zellbiologie
Tel.: 06421 28 21940
E-Mail: stefan.rensing@biologie.uni-marburg.de
Internet: http://plantco.de

Johannes Scholten | idw - Informationsdienst Wissenschaft

nächste Meldung

Im Focus: Jet/Hüllen-Rätsel in Gravitationswellenereignis gelöst

Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Astronomen des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie hat Radioteleskope auf fünf Kontinenten miteinander verknüpft, um das Vorhandensein eines stark gebündelten Materiestrahls, eines sogenannten Jets zu beweisen, der vom Überrest des bisher einzigen bekannten Gravitationswellenereignisses ausgeht, bei dem zwei Neutronensterne miteinander verschmolzen. Bei den Beobachtungen im weltweiten Netzwerk spielte das 100-m-Radioteleskop in Effelsberg eine wichtige Rolle.

Im August 2017 wurde zum ersten Mal die Verschmelzung zweier sehr kompakter Sternüberreste, sogenannter Neutronensterne, beobachtet, deren vorhergehende...

Im Focus: (Re)solving the jet/cocoon riddle of a gravitational wave event

An international research team including astronomers from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has combined radio telescopes from five continents to prove the existence of a narrow stream of material, a so-called jet, emerging from the only gravitational wave event involving two neutron stars observed so far. With its high sensitivity and excellent performance, the 100-m radio telescope in Effelsberg played an important role in the observations.

In August 2017, two neutron stars were observed colliding, producing gravitational waves that were detected by the American LIGO and European Virgo detectors....

Im Focus: Materialdesign in 3D: vom Molekül bis zur Makrostruktur

Mit additiven Verfahren wie dem 3D-Druck lässt sich nahezu jede beliebige Struktur umsetzen – sogar im Nanobereich. Diese können, je nach verwendeter „Tinte“, die unterschiedlichsten Funktionen erfüllen: von hybriden optischen Chips bis zu Biogerüsten für Zellgewebe. Im gemeinsamen Exzellenzcluster „3D Matter Made to Order” wollen Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Heidelberg die dreidimensionale additive Fertigung auf die nächste Stufe heben: Ziel ist die Entwicklung neuer Technologien, die einen flexiblen, digitalen Druck ermöglichen, der mit Tischgeräten Strukturen von der molekularen bis zur makroskopischen Ebene umsetzen kann.

„Der 3D-Druck bietet gerade im Mikro- und Nanobereich enorme Möglichkeiten. Die Herausforderungen, um diese zu erschließen, sind jedoch ebenso gewaltig“, sagt...

Im Focus: Diamanten, die besten Freunde der Quantenwissenschaft - Quantenzustand in Diamanten gemessen

Mithilfe von Kunstdiamanten gelang einem internationalen Forscherteam ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung Hightech-Anwendung von Quantentechnologie: Erstmals konnten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen den Quantenzustand eines einzelnen Qubits in Diamanten elektrisch zu messen. Ein Qubit gilt als die Grundeinheit der Quanteninformation. Die Ergebnisse der Studie, die von der Universität Ulm koordiniert wurde, erschienen jüngst in der renommierten Fachzeitschrift Science.

Die Quantentechnologie gilt als die Technologie der Zukunft. Die wesentlichen Bausteine für Quantengeräte sind Qubits, die viel mehr Informationen verarbeiten...

Im Focus: Wasser ist homogener als gedacht

Um die bekannten Anomalien in Wasser zu erklären, gehen manche Forscher davon aus, dass Wasser auch bei Umgebungsbedingungen aus einer Mischung von zwei Phasen besteht. Neue röntgenspektroskopische Analysen an BESSY II, der ESRF und der Swiss Light Source zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Bei Raumtemperatur und normalem Druck bilden die Wassermoleküle ein fluktuierendes Netz mit durchschnittlich je 1,74 ± 2.1% Donator- und Akzeptor-Wasserstoffbrückenbindungen pro Molekül, die eine tetrahedrische Koordination zwischen nächsten Nachbarn ermöglichen.

Wasser ist das „Element“ des Lebens, die meisten biologischen Prozesse sind auf Wasser angewiesen. Dennoch gibt Wasser noch immer Rätsel auf. So dehnt es sich...