Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tief in die Gene geschaut: Tiefensequenzierung der neuen Modellpflanze Brachypodium distachyon

13.08.2014

Brachypodium ist ein Shootingstar unter den Modellpflanzen. 2013 wurde zum ersten Mal eine ganze Konferenz der unscheinbaren Pflanze gewidmet, jetzt liefern Forscher Sequenzdaten von ungekannter Genauigkeit. Profitieren könnte vor allem die Forschung zur Trockentoleranz wichtiger Feldfrüchte.

Brachypodium distachyon hat viele berühmte Verwandte, das Gras gehört zur gleichen Familie wie die landwirtschaftlich bedeutsamen Getreide Weizen, Gerste, Mais und Reis. Alle zählen zu den Süßgräsern (Poaceae). Im Gegensatz zu den allseits bekannten Feldfrüchten hat Brachypodium jedoch nur ein sehr kleines Genom. Innerhalb kürzester Zeit ist das Unkraut deshalb zu einer beliebten Modellpflanze für Getreideforschung geworden.


Pflanzen der Gattung Brachypodium werden bei uns auch Zwenken genannt. (Bildquelle: © Neil Harris/wikimedia.org; CC BY-SA 3.0)

Ein internationales Forscherteam hat jetzt sieben unterschiedliche Inzuchtlinien von Brachypodium einer Tiefensequenzierung unterzogen. Bei dieser Technik wird jedes Genom viele Male, in diesem Fall zwischen 34 und 58 Mal, sequenziert um eine besonders genaue Sequenz zu erhalten. In einem Trockenstressexperiment identifizierten sie außerdem Gene, die den Pflanzen eine hohe Toleranz gegen Trockenheit verleihen könnten.

 
Tiefensequenzierung hilft beim Auffinden von Resistenzgenen
 
„Unsere Datensätze zeigen, dass es bei B. distachyon eine umfassende natürliche Variation gibt“, schreiben die Autoren im Plant Journal. „Dadurch wird es möglich sein, durch Experimente die Genregionen und Gene zu identifizieren, die für phänotypische Variationen verantwortlich sind.“ Vergleicht man beispielsweise die Genomdaten von einer krankheitsanfällige und einer resistenten Pflanze, könnte man auf neue Resistenzgene stoßen. Eine solche DNA-Region wurde bereits ausfindig gemacht, sie enthält das Resistenzgen gegen das Gerstenstreifenmosaik-Virus.
 
Viele Gene waren im Referenzgenom bisher nicht annotiert
 
Von den sechs analysierten Linien, die aus Spanien, der Türkei und dem Iran stammen, stach eine durch große genetische Unterschiede besonders heraus: Die türkische Linie Bd1-1 hatte ungewöhnlich viele SNPs, also Abweichungen in einzelnen Nukleotiden. Solche Punktmutationen können unter Umständen dafür sorgen, dass ein Transkript von einem Gen an anderen Stellen zerschnitten wird als es normalerweise der Fall wäre. Dadurch kann die Veränderung einer einzelnen Base das Aussehen und die Funktion des gesamten Proteins beeinflussen.
 
Doch beim Genom machten die Forscher nicht halt, sie wollten auch wissen, wie genau die Information in den Genen zum Einsatz kommt. Dafür analysierten sie die Transkripte, also die Genabschriften, die für die Herstellung der Proteine notwendig sind. Bei der Transkript-Analyse von Bd1-1 fanden die Forscher mehr als 2.400 Transkripte, die bisher nicht als Gene im Referenzgenom annotiert waren. Da sie aber in der Referenzlinie Bd21 exprimiert werden, handelt es sich um echte Gene – deren Existenz bisher einfach unbekannt war. Zusätzlich konnte Bd1-1 mit Hunderten von Genen aufwarten, die in die Referenzlinie Bd21 schlicht und einfach nicht besitzt.
 
„Die Transkriptom-Analyse und die hier zur Verfügung gestellten Daten sind bereits eine enorme Ressource, die bisher gefehlt hat“, schreiben die Autoren über die Bedeutung ihrer Forschung.
 
Brachypodium hat gegenüber Arabidopsis einen großen Vorteil
 
Anders als die allseits bekannte Modellpflanze Arabidopsis thaliana gehört Brachypodium ebenso wie die meisten Gräser zu den Einkeimblättrigen. Ergebnisse lassen sich daher besonders gut auf Getreidearten übertragen. Wer zum Beispiel die Forschung am 17 Milliarden Basenpaare umfassenden Weizengenom scheut, kann sich an Brachypodium versuchen und dann nach ähnlichen Genen im Weizen fahnden.
 
Das einjährige Gras wächst und vermehrt sich schnell, es steht evolutionär an der Schwelle zwischen Reis und Weizen und ist ein Selbstbefruchter. Sein Genom ist mit 272 Megabasenpaaren recht klein und lässt sich einfach mit Hilfe von Agrobakterien transformieren. Seit 2010 liegt außerdem eine qualitativ hochwertige Referenzsequenz vor.
 
Das Verbreitungsgebiet von Brachypodium erstreckt sich von der Mittelmeerküste bis nach Indien. Entsprechend verschieden sind die Eigenschaften der Pflanzen, sie variieren in der Krankheitsresistenz, beim Blütezeitpunkt, in der Trockentoleranz und dem Zellwandaufbau. Diese Bandbreite spiegelt sich in den nun tiefensequenzierten Genotypen wieder.
 
Quelle:
Gordon SP, et al. (2914): Genome diversity in Brachypodium distachyon: deep sequencing of highly divers inbred lines. In: The Plant Journal (2014) 79, 361-174, DOI: 10.1111/tpj.12569.

Gordon SP, et al. | Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/index.php?cID=10010

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen
20.07.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Erwiesen: Mücken können tropisches Chikungunya-Virus auch bei niedrigen Temperaturen verbreiten
20.07.2018 | Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

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

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

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