Zürich – Pflanzenbiologen der Universität Zürich haben gemeinsam mit Forschenden eines internationalen Konsortiums eine vorläufige Gensequenz für jedes Chromosom von Brotweizen entschlüsselt. Diese Vorstufe zum vollständigen Genom liefert neue Erkenntnisse über die Struktur, Organisation und Entwicklung des Erbguts von Brotweizen. Die Sequenzierung des vollständigen Genoms wird neue Möglichkeiten für Zuchtprogramme eröffnen.
Weizen wird auf mehr Landfläche als jede andere Kulturpflanze angebaut. Mit seinem höheren Proteingehalt als Mais und Reis ist er die wichtigste pflanzliche Proteinquelle in der menschlichen Nahrung. Der genetische Bauplan von Brotweizen, eine Weichweizen-Art, ist für Pflanzenforscher und Züchter von unschätzbarem Wert. Nun ist es ihnen erstmals möglich, rasch spezifische Gene auf einzelnen Weizenchromosomen im gesamten Erbgut aufzuspüren. «Die Ergebnisse sind eine fantastische Ressource für unsere Forschungsgruppe. Sie ermöglichen uns weitere Entdeckungen auf Genomebene und neu können spezifische Regionen im Genom in kürzester Zeit identifiziert werden», sagt Beat Keller, Professor für Pflanzenbiologie an der Universität Zürich.
Vollständige Genomsequenz in drei Jahren verfügbar
Die vorläufige Gensequenz besteht aus kleinen Fragmenten des Genoms. Trotz dieser «zerstückelten», vorläufigen Form stellt sie einen wichtigen Meilenstein dar für die Erreichung einer vollständigen Referenzsequenz des aus sechs Chromosomensätzen bestehenden Genoms von Brotweizen. Dieses Ziel soll nach Schätzung des «International Wheat Genome Sequencing Consortium» in den nächsten drei Jahren erreicht sein. Die Forschenden des Konsortiums präsentieren in einem weiteren in «Science» publizierten Artikel die erste Referenzsequenz des grössten Brotweizen-Chromosoms 3B. Damit beweisen die Forschenden, dass es machbar ist, die restlichen Chromosomen zu sequenzieren. «Wir wissen jetzt, wie wir eine Referenzsequenz für die 20 restlichen Chromosomen erhalten und wir können hoffentlich die Ressourcen finden, um dies in den nächsten drei Jahren zu erreichen», erklärt Beat Keller, Co-Vorsitzender des internationalen Konsortiums.
Mit einem vollständigen Weizengenom werden Pflanzenzüchter hochwertige Werkzeuge zur Verfügung haben, um Zuchtprogramme zu beschleunigen und zu identifizieren, wie Gene komplexe Eigenschaften wie Ertrag, Kornqualität, Krankheiten, Schädlingsresistenz oder abiotische Stresstoleranz kontrollieren. Damit könnte eine neue Generation an Weizenarten mit höheren Erträgen und verbesserter Nachhaltigkeit produziert werden. (Universität Zürich/mc/ps)
Literatur:
International Wheat Genome Sequencing Consortium. A chromosome-based draft sequence of the hexaploid bread wheat genome. Science. July 18, 2014.
International Wheat Genome Sequencing Consortium
Die Forschungsgruppe der Universität Zürich unter der Leitung von Prof. Beat Keller ist Teil des internationalen Konsortiums «International Wheat Genome Sequencing Consortium» (IWGSC). Das IWGSC ist mit über 1’000 Mitgliedern in 57 Ländern ein Konsortium für die internationale Zusammenarbeit, das 2005 von einer Gruppe Weizenanbauer, Pflanzenwissenschaftlern und öffentlichen und privaten Züchtern gegründet wurde. Ziel des IWGSC ist es, die vollständige Genomsequenz des Brotweizens öffentlich verfügbar zu machen, um ein Fundament für die Grundlagenforschung zu legen, die es Züchtern ermöglicht, verbesserte Sorten zu entwickeln.
