Erbgut der wichtigen Nahrungspflanze Sorghum entschlüsselt

Ein internationales Konsortium von Wissenschaftern, darunter Forschende des Instituts für Pflanzenbiologie der MNF der Universität Zürich, hat das gesamte Erbgut der Sorghumhirse Sorghum bicolor entschlüsselt. Sorghumhirse wird in Asien und Nord- und Mittelamerika als Nahrungsmittel, Viehfutter und Brennstoff genutzt. Die Daten der Erbgutanalyse werden bei der züchterischen Anpassung und Verbesserung dieser wichtigen Nutzpflanze an das sich verändernde Klima eine zentrale Rolle spielen.

Die Sorghumhirse ist eine ursprünglich aus Afrika stammende Kulturpflanze. Sie spielt heute in Indien, China und Teilen von Nord- und Mittelamerika eine wichtige Rolle in der Landwirtschaft. Aus Sorghum werden Nahrungsmittel, Viehfutter, sowie Fasern und Brennstoff hergestellt. In Afrika ist Sorghum das wichtigste Brotgetreide überhaupt. Es dient zur Mehlherstellung für Fladenbrot, wird aber auch zur Bierproduktion eingesetzt. Sorghum gehört botanisch zu den Gräsern, ist nahe verwandt mit Mais, Zuckerrohr und dem als nachwachsenden Rohstoff bekannten Miscanthus. Sie gehört zu den C4-Pflanzen, die Sonnenlicht äusserst energieeffizient nutzen können. Die Sorghumhirse spielt deshalb in der pflanzenbiologischen Forschung eine wichtige Rolle.

20'000 getreidespezifische Gene
Ein internationales Konsortium von Wissenschaftern, darunter auch die Forschungsgruppe von Prof. Beat Keller vom Institut für Pflanzenbiologie der UZH hat nun das gesamte Genom der Sorghumhirse Sorghum bicolor entschlüsselt. Ingesamt umfasst das Erbgut 730 Millionen Basenpaare. Es ist damit knapp doppelt so gross wie das Erbgut von Reis, hat aber nur ein Viertel der Grösse des Maisgenoms. Der Vergleich mit dem Reisgenom ermöglichte es, ein Set von 20'000 getreidespezifischen Genen zu identifizieren. Diese bilden offensichtlich die Grundlage für die spezifische Entwicklung und Funktion von Gräsern.

Die Analyse des Sorghumgenoms erlaubt die detaillierte Analyse der Evolutionsvorgänge in dieser Art während den letzten 70 Millionen Jahren, aber auch in der kurzen Zeit von mehreren Tausend Jahren seit der Mensch diese Pflanze als Kulturart nutzt. Zudem werden die vielfältigen Daten aus der Erbgutanalyse eine wichtige Rolle in der zukünftigen züchterischen Verbesserung und Anpassung von Sorghum an sich verändernde Klimabedingungen spielen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind in der Fachzeitschrift «Nature» (volume 457, issue 7229) publiziert.

Originalbeitrag:
Andrew H. Paterson, John E. Bowers, Rémy Bruggmann et al.: The Sorghum bicolor genome and the diversification of grasses, in: Nature, doi:10.1038/nature07723;