Weizenzucht optimieren – durch Genomvergleich mit natürlichen Vorfahren

Ein internationales Wissenschaftlerteam unter maßgeblicher Beteiligung des Helmholtz Zentrums München hat die komplexe Genomsequenz von Ziegenaugengras (Aegilops tauschii), einem Vorfahren des Brotweizens, entschlüsselt. Die Arbeit ist nun im Fachmagazin ‚Nature‘ veröffentlicht worden. Die Erkenntnisse ermöglichen eine gezielte Züchtung und damit eine Verbesserung der Qualität des Weizens sowie eine erhöhte Anpassungsfähigkeit moderner Weizensorten an klimatische Bedingungen.

Das Ziegenaugengras ist einer der Vorfahren des modernen Brotweizens und bringt wichtige Eigenschaften in Hinblick auf Brotbackqualität und Widerstandsfähigkeit in diesen ein. Mit der nun zur Verfügung stehenden hochqualitativen und breiten Datenbasis über die genomischen Grundlagen wichtiger Merkmale wird eine gezielte Züchtung wesentlich erleichtert.

„Das nun vollständig entschlüsselte Genom von Aegilops tauschii dient als Referenz für die Analyse der genomischen Veränderungen im Kulturweizen seit dessen Entstehung“, sagt Prof. Dr. Klaus Mayer, Leiter der Abteilung Genomik und Systembiologie pflanzlicher Genome (PGSB) am Helmholtz Zentrum München und Honorarprofessor am Wissenschaftszentrum Weihenstephan der Technischen Universität München. „Die Struktur und Evolution eines so komplexen Getreidegenoms im Vergleich mit domestizierten Sorten haben unmittelbaren Einfluss auf die Züchtung und Anpassung der Pflanzen an sich verändernde Umweltbedingungen“.

Das Genom vom diploiden* Ziegenaugengras ist komplex und nicht einfach zu dechiffrieren. „Die Entschlüsselung und die vergleichende Analyse mit Brotweizen erforderten spezialisierte Tools und ein besonderes Know-How, das wir hier inzwischen erworben haben.“, so Dr. Manuel Spannagl (PGSB) Diese umfassen zum Beispiel hochleistungsfähige Software und Rechenleistung sowie Analysestrategien, die auf die komplexen Getreidegenome angepasst sind. „Mit der nun vollständigen Kenntnis des Genoms haben wir detaillierte Einblicke gewonnen und eine erstaunliche Dynamik gefunden, die auf eine beschleunigte Evolution der Art hinweist“, ergänzt Sven Twardziok (PGSB).

Weitere Information
*Bei einem diploiden Organismus liegt der Chromosomensatz in doppelter Ausführung vor.

Publikation:
Luo, M.-C. et.al (2017); Genome sequence of the progenitor of the wheat D genome Aegilops tauschii. Nature DOI: 10.1038/nature24486

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