Genom einer Weizen-Modellpflanze entschlüsselt

Weizen ist die wichtigste Nahrungspflanze der Menschheit, doch kann sein Genom mit heutigen Mitteln nicht sequenziert werden. Einem internationalen Konsortium, darunter Forscher der Universität Zürich, ist es nun gelungen, das Genom einer nah verwandten Pflanze zu entschlüsseln. Dank diesem Erfolg verfügt die Forschung jetzt über ein Modell, um Genom-Organisation und Gen-Gehalt von Weizen analysieren zu können. Die Forschungsergebnisse erscheinen heute in der Fachzeitschrift «Nature».

Weizen, Reis, Mais, Gerste – die wichtigsten Grundnahrungsmittel des Menschen sind Gräser. Direkt oder – in Form von Futterpflanzen als Grundlage der Fleischproduktion – indirekt basiert praktisch die gesamte menschliche Ernährung auf Gräsern. Darüber hinaus werden Gräser künftig auch bei der Frage nach erneuerbaren Energieträgern immer bedeutender. Entsprechend wichtig ist die Kenntnis des Genoms von Gräsern. Doch gerade Weizen, das wichtigste Nahrungsmittel der Menschheit, besitzt ein so grosses und komplexes Genom, dass es mit heutigen Mitteln nicht sequenziert werden kann. Einem internationalen Forschungsteam, darunter Thomas Wicker und Jan Buchmann vom Institut für Pflanzenbiologie der Universität Zürich, ist es nun gelungen, das Genom eines dem Weizen nah verwandten Grases zu entschlüsseln: Die Zweijährige Zwenke (Brachypodium distachyon) hat ein wesentlich kleineres Genom als Weizen und wird jetzt der Forschung als Modell für dessen Genom-Organisation und Gen-Gehalt dienen können.

Wicker und Buchmann waren Koordinatoren eines internationalen Konsortiums, das sich mit der Analyse der mysteriösen, so genannten «Junk-DNA» beschäftigt, jenen ca. 50 Prozent des Genoms, die keine Gene enthalten und keine klare Funktion zu haben scheinen. Vergleiche von Brachypodium distachyon  mit den bereits veröffentlichten Genomen von Reis und Hirse brachten wichtige Erkenntnisse zur Evolution der Gräser. So fanden die Zürcher Forscher beispielsweise heraus, wie ganze Chromosomen fusionieren. Dadurch lassen sich jetzt erstmals die unterschiedlichen Chomosomenzahlen in den verschiedenen Gräsern erklären. Darüber hinaus konnten sie spezielle Bereiche des Genoms identifizieren, in denen sich viele Gene für Schädlingsresistenzen befinden.

Literatur:

The International Brachypodium Initiative, Genome sequencing and analysis of the model grass Brachypodium distachyon. Vol 463, p763-768, Nature, 11. Februar 2010, DOI:10.1038/nature08747