Pressemitteilung/News

Systembiologie
16.11.2017

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.

Quelle: ktsdesign - Fotolia

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

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus, Allergien und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 19 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören. 

Der Schwerpunkt der selbstständigen Abteilung Genomik und Systembiologie pflanzlicher Genome (PGSB) ist die Genom- und Systemorientierte Bioinformatik pflanzlicher Genome. In diesem Rahmen werden Genomverschlüsselungen, Expressionsmuster, funktionelle und systembiologische Fragestellungen untersucht. PGSB verwaltet außerdem einen großen Datensatz pflanzlicher Genome in Datenbanken und macht diese zusammen mit vergleichenden Analysen der Öffentlichkeit zugänglich. PGSB gehört zum Institut für Bioinformatik und Systembiologie.

Die Technische Universität München (TUM) ist mit rund 550 Professorinnen und Professoren, 41.000 Studierenden sowie 10.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern eine der forschungsstärksten Technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunkte sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften und Medizin, verknüpft mit den Wirtschafts- und Sozialwissenschaften. Die TUM handelt als unternehmerische Universität, die Talente fördert und Mehrwert für die Gesellschaft schafft. Dabei profitiert sie von starken Partnern in Wissenschaft und Wirtschaft. Weltweit ist sie mit dem Campus TUM Asia in Singapur sowie Verbindungsbüros in Brüssel, Kairo, Mumbai, Peking, San Francisco und São Paulo vertreten. An der TUM haben Nobelpreisträger und Erfinder wie Rudolf Diesel, Carl von Linde und Rudolf Mößbauer geforscht. 2006 und 2012 wurde sie als Exzellenzuniversität ausgezeichnet. In internationalen Rankings gehört sie regelmäßig zu den besten Universitäten Deutschlands. 

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