20 Dezember 2013

Zuckerrüben-Genom erstmals sequenziert

Forschungsergebnisse der TU Dresden in Nature veröffentlicht

Ein internationales Forscherteam, in dem Biologen der TU Dresden mitarbeiten, hat erstmals das Genom der Zuckerrübe sequenziert und damit den genetischen Bauplan einer bedeutenden Nutzpflanze entschlüsselt. Die Ergebnisse wurden jetzt in der renommierten internationalen Zeitschrift „Nature“ veröffentlicht. Neben einer ausgewählten Sorte sequenzierte die Forschergruppe vier weitere Zuchtlinien, eine Wildrübe als potenziellen Vorläufer sowie Spinat als nahen Verwandten der Zuckerrübe.

Rund 30 Prozent des weltweiten Zuckerbedarfs werden durch die Zuckerrübe gedeckt. Darüber hinaus ist sie eine wichtige Futterpflanze und hat eine wachsende Bedeutung für die Gewinnung von Bioethanol und Biogas. Umso wichtiger war daher die Sequenzierung des Genoms, das für die meisten anderen bedeutenden Nutzpflanzen bereits vorliegt. Die Forschungsergebnisse sind in verschiedener Hinsicht bedeutsam. Zum einen können Züchtungen nun deutlich schneller und effizienter erfolgen. Jetzt, wo die 27.421 Gene der Zuckerrübe identifiziert sind, können Eigenschaften wie Schädlingsresistenz, Trockentoleranz oder Zuckergehalt gezielt beeinflusst werden. Aber auch für die Grundlagenforschung bringen die Ergebnisse der Genomsequenzierung einen großen Nutzen. So leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Taxonomie: Innerhalb der mehr als 11.000 Arten zählenden Pflanzenordnung der Caryophyllales, den Nelkenartigen, ist die Zuckerrübe die erste Art überhaupt, deren Genom sequenziert wurde. Es steht nun als Referenzgenom für diese wichtige Pflanzengruppe, zu der u.a. auch Kakteen oder fleischfressende Pflanzen gehören, zur Verfügung.

Innerhalb des Konsortiums aus internationalen Universitäten, Forschungseinrichtungen und Saatzuchtunternehmen haben sich die TUD-Wissenschaftler der Professur für Zell- und Molekularbiologie der Pflanzen um Prof. Dr. Thomas Schmidt den mindestens 60 Prozent der 758 Millionen Basenpaare im Genom der Zuckerrübe gewidmet, die keine oder nur wenige Gene enthalten. Das Bild dieser als repetitive DNA bezeichneten Sequenzen hat sich grundlegend gewandelt. Wurde sie bis vor einigen Jahren noch als überflüssige oder Junk-DNA betrachtet, gilt heute als gesichert, dass sie entscheidend die Größe eines Genoms und die Struktur der Chromosomen bestimmt und die Genregulation beeinflusst.

Die Sequenzierung des Zuckerrüben-Genoms ist auch die Grundlage für zukünftige Forschungsarbeiten. Diese werden unter anderem auf die Epigenetik fokussiert sein um zu erforschen, welche Faktoren den Chromatin-Zustand und damit die Aktivität der Gene bestimmen. Die Basis hierfür haben die Biologen der TU Dresden geschaffen. Mit Hilfe hochauflösender Methoden der Fluoreszenzmikroskopie haben sie die Identifizierung der repetitiven DNA und die Zuordnung zu den entsprechenden Regionen der Chromosomen vorgenommen.

Die aktuelle Nature-Publikation unter dem Titel „The genome of sugar beet (Beta vulgaris) a recently domesticated crop“ ist das Ergebnis mehrerer Förderprojekte des Bundesministeriums für Bildung und Forschung im Rahmen der nationalen Förderinitiative „Plant2030“.

Source: Technische Universität Dresden, Pressemitteilung, 2013-12-17.

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