Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wild und tolerant: Gene der Wildtomate für Stresstoleranz identifiziert

12.08.2014

Wildtomaten (Solanum pennelii) zeichnet im Vergleich zu Kultursorten (Solanum lycopersicum) eine höhere Stresstoleranz gegenüber Trockenheit oder einen hohen Salzgehalt im Boden aus. Die Cuticula, eine wachsartige Schutzschicht auf den Blättern, spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Die Wildtomate dient aufgrund ihrer höheren Stresstoleranz unter anderem gegenüber Trockenheit und einem hohen Salzgehalt im Boden als Vorbild bei der Züchtung von Kultur-Tomaten. Um diesen genetisch bedingten Vorteil durch Kreuzung auch auf Kultursorten übertragen zu können, fehlte es bisher an genauen Informationen über die genetischen Faktoren und Mechanismen. Ein internationales Forscherteam hat nun mit Beteiligung aus Deutschland bzw. Kofinanzierung durch das PLANT 2030-Projekt PPD das Genom der Wildtomate vollständig sequenziert und analysiert, um diese Wissenslücke zu schließen.


Kulturtomaten zeichnen sich durch ihren leckeren Geschmack und hohen Nährstoffgehalt aus. Was die Stresstoleranz jedoch betrifft, kann sie von ihrem verwandten Wildtyp noch einiges lernen. (Bildquelle: © Maria Lanznaster/ pixelio.de)

Die Cuticula macht den Unterschied

Bei der Untersuchung der Widerstandsfähigkeit der Wildtomate knüpften die Forscher an frühere Studien an, die sich in diesem Zusammenhang mit der Cuticula, einer äußeren Wachsschicht auf der Epidermis, beschäftigt haben. Diese größtenteils aus Cutin bestehende Schutzschicht stabilisiert das äußere Abschlussgewebe von Pflanzen und schützt diese vor Wasserverlust, wodurch die Pflanze widerstandsfähiger gegenüber Hitze und Trockenheit wird. Die Forscher verglichen die Cuticula der Wildtomate mit der der Kulturtomate und stellten dabei fest, dass der Wachsgehalt bei der Wildtomate um ein dreifaches höher war.

Genomsequenzierung bringt Licht ins Dunkel

Die Sequenzierung des Genoms der Wildtomate ermöglichte es den Forschern nun, das Gen zu identifizieren, das die chemische Zusammensetzung der Cuticula reguliert. Dieses Gen findet sich übrigens auch im Erbgut der Modellpflanze Arabidopsis thaliana wieder, wo es ebenfalls an der Bildung des Wachses beteiligt ist. Im Vergleich zur Kulturtomate war die Expression dieses Gens bei der Wildtomate signifikant höher. Im weiteren Verlauf ihrer Untersuchung identifizierten die Forscher insgesamt 100 weitere Kandidatengene, die bei der Reaktion und Anpassung an eine trockene Umgebung oder einen hohen Salzgehalt im Boden möglicherweise eine Rolle spielen könnten.

Introgressionslinien optimieren

Die Forscher leisten mit ihrer Arbeit einen direkten Beitrag für die Tomatenzüchtung. „Mit der Sequenzierung ist es uns gelungen, eine wertvolle Quelle für die Aufklärung der Eigenschaften der Introgressionslinien zu schaffen“, erklärt Prof. Dr. Usadel von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen und dem Forschungszentrum Jülich (früher am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam).  Introgressionslinien entstehen, wenn Kulturpflanzen bzw. im aktuellen Fall Kulturtomaten mit verwandten Wildsorten gekreuzt werden, um bestimmte vorteilhafte Gene zu übertragen. Die Nachkommen der Kreuzung werden anschließend erneut und so lange mit der Kultursorte gekreuzt (Rückkreuzung), bis nur noch die  gewünschten Gene bzw. einzelne kurze Chromosomen-Abschnitte der Wildart überführt sind.

Durch die abschnittsweise Integration des Wildtomatengenoms in die Kulturpflanze können entsprechende erkenn- oder messbare Veränderungen diesen Abschnitten im Genom zugeordnet werden. Introgressionslinien sind somit eine gleichzeitige Ressource zur Aufklärung von Gen-Funktions-Beziehungen in der Grundlagenforschung und für die angewandte Forschung zur gezielten Veränderung züchterisch gewünschter Eigenschaften.

Dank der Sequenzierung des Genoms der Wildtomate Solanum pennelii können Tomatenzüchter nun in Zukunft Gene genauer identifizieren und diese gezielt in Züchtungslinien überführen. Bisher waren nur die relevanten Genomabschnitte bekannt, die sogenannten Quantitative Trait Loci (QTL). „Dabei handelt es sich um Abschnitte im Genom, die für die Ausprägung bestimmter Merkmale verantwortlich sind“, erklärt Usadel. QTL stellen also eine statistische Wahrscheinlichkeit für die Lokalität eines oder mehrerer Gene dar. Erst mit der Sequenz wird aus dieser Wahrscheinlich Gewissheit.

Den Anbau von Tomaten verbessern

Vor dem Hintergrund des Klimawandels und des steigenden Bedarfs an Nahrungsmittel spielt die Optimierung von Nutzpflanzen eine wichtige Rolle. Die Tomate ist aufgrund ihres hohen Gehalts an Mineralstoffen und Vitaminen ein wichtiges Nahrungsmittel. Die vielseitig zu verarbeitende Nutzpflanze stammt ursprünglich aus den Andenregionen Südamerikas, wo die Wildart Solanum pennelii überwiegend an trockenen, steinigen Hängen und in sandigen Gebieten wächst.

Usadel, B. et al. | Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/index.php?cID=10011

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