Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit uralter RNA der Züchtung auf der Spur

28.09.2010
Molekulare Momentaufnahmen jahrhundertealter Samen von Kulturpflanzen könnten Geheimnisse der Züchtung lüften. RNA-Analysen als neues Werkzeug der Pflanzenforschung.

Die Urahnen unsere Kulturpflanzen gab es schon in der Jungsteinzeit. Im Laufe der letzten Jahrtausende haben sich Reis, Kürbis und Teosinte – die Urform des Mais – und alle anderen Kulturpflanzen unter dem Einfluss von Ackerbau und Züchtung stark verändert.

Wie und wann sich der Wandel von den winzigen Ähren der Teosinte zu prallen Maiskolben vollzog, wissen wir heute noch nicht genau. Neue Forschungsansätze verfolgen jetzt Hinweise aus RNA-Sequenzen von Samen aus den Ursprungszeiten des Pflanzenanbaus.

Letzte Woche wurden auf einer Konferenz über biomolekulare Archäologie in Kopenhagen erste Ergebnisse aus RNA-Untersuchungen von 800-jährigen Maissamen und 500-jährigen Gerstensamen vorgestellt. Uralte DNA verrät uns, wie Vorzeitorganismen ungefähr ausgesehen haben könnten. Aber uralte RNA zeigt, wie genau sie ausgesehen haben. Statt nur DNA an historischen Funden zu untersuchen rückt deshalb auch die RNA von Pflanzen immer stärker in den Fokus der Wissenschaft.

Bis vor kurzem hat sich niemand getraut, RNA für die Erforschung jahrhundertealter Samen zu verwenden. Die Moleküle sind weniger stabil als DNA. Schon die Arbeit im Labor mit „frischer“ RNA ist oft aufwändig und kompliziert. Sie muss z.B. auf Eis gelagert werden, damit sie nicht von speziellen Enzymen abgebaut wird. In Samen spielt RNA aber eine entscheidende Rolle. Durch die Samenschale gut geschützt, können Samen lange Zeiten überdauern (Keimruhe) und keimen erst, wenn die Bedingungen vorteilhaft sind. Fertige RNA-Moleküle sorgen dann z.B. dafür, dass schnell genug Energie für den Keimling zur Verfügung steht.

DNA der Plan – RNA die Anweisung

Vor der RNA steht die DNA. Hier ist der genetische Bauplan der Pflanze angelegt. Erst wenn die DNA nach der Transkription in RNA umgeschrieben ist, wird der Plan konkret. Dann ist klar, welche Teile des Plans ausgeführt werden und wann welche Bausteine zum Einsatz kommen. Die angeschalteten Gene verlassen als Messenger-RNA (mRNA) den Zellkern und im Zellplasma startet die Umsetzung der Bauanweisung in Proteine. Die Forscher zeichnen die Gesamtheit dieser RNA-Moleküle auf: Durch das so genannte Transskriptom erhalten sie eine Momentaufnahme der Genexpression in der Pflanze. So kann die Analyse von RNA-Molekülen mehr über die tatsächliche Wuchsform von Pflanzen aus vergangenen Jahrhunderten aufdecken.

Die Forscher sammeln nun Proben von alten Maissamen aus Chile und Arizona und vergleichen das Transkriptom mit dem moderner Maislinien. Parallelen zu Genen im heutigen Mais lassen hoffen, dass man auf diese Weise mehr über die Züchtungsgeschichte erfährt. Ziel ist es jetzt, mit Samenproben die gesamte 6000-jährige Entwicklungsgeschichte der Kulturpflanze in Menschenhand nachzuvollziehen.

Das Gerste-Paradox

Bei der Gerste ist man schon einen Schritt weiter. Britische Forscher analysierten nicht die überdauerte RNA aus den 500 Jahre alten Samen aus Ägypten, sondern ließen die Saat aufgehen. Im Transkriptom der gekeimten Pflanzen fanden sie kleine regulatorische RNA-Moleküle. Diese RNAs beeinflussen die Translation, den nächsten Schritt auf dem Weg vom DNA-Bauplan zum fertigen Protein. Hätte man nur die DNA der Gerste analysiert, wäre man davon ausgegangen, dass sie schon damals ihre heute übliche sechs-reihige Ährenform aufwies. Die gekeimten Pflanzen setzten die in der DNA angelegte Bauanleitung jedoch anders um. Sie bildeten zweireihige Ähren aus, was eine Anpassung an die Trockenheit des Standorts im ariden Klima Ägyptens darstellen könnte. Die Forscher wollen nun mithilfe von Vergleichen zu Transkriptomen heutiger Gerste herausfinden, ob und wie die regulatorischen RNAs dieses Paradox erklären können.

Für die Pflanzenforschung scheinen RNA-Analysen ein interessantes neues Werkzeug zu sein, mit dem genauere Erkenntnisse über historische Züchtungserfolge möglich werden könnten.

Quelle:
Callaway, Ewen (2010): Taking molecular snaps of ancient crops. RNA molecules could help to reveal plant breeding in action hundreds of years ago. Nature, 13. September 2010, doi:10.1038/news.2010.464

| Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.Pflanzenforschung.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Umweltressourcen nachhaltig nutzen
17.07.2018 | Leibniz Universität Hannover

nachricht Mikroplastik – überall und in großen Mengen
12.07.2018 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

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...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

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

Europaweit erste Patientin mit neuem Hybridgerät zur Strahlentherapie behandelt

19.07.2018 | Medizintechnik

Waldrand oder mittendrin: Das Erbgut von Mausmakis unterscheidet sich je nach Lebensraum

19.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Automatisiertes Befüllen von Regalen im Einzelhandel

19.07.2018 | Verkehr Logistik

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