Sequenzen am laufenden Band

News: Sequenzen am laufenden Band

Nachdem Genetiker gerade kürzlich die erste vollständige DNA-Sequenz eines menschlichen Chromosoms veröffentlicht haben, können sich nun auch die Botaniker freuen: Wissenschaftler haben zum ersten Mal jetzt auch zwei Chromosomen einer Pflanze vollständig entschlüsselt. Das Studienobjekt, die Ackerschmalwand, ist ein eher unauffälliger Kreuzblütler, der aber wegen seines mit fünf Chromosomen recht kleinen und einfachen Genoms unter Genetikern sehr beliebt ist.

Arabidopsis thaliana, so der wissenschaftliche Name der Ackerschmalwand, hat für die Wissenschaftler einige sehr begehrenswerte Eigenschaften: Sie ist nicht groß, wächst sehr schnell, und ihr Genom ist gegenüber anderen Pflanzen eher klein und einfach aufgebaut. Das Genom von Mais zum Beispiel ist 20mal umfangreicher. Darum wurde die Ackerschmalwand 1996 als Modellorganismus für eine internationale Forschungszusammenarbeit ausgewählt, an der sich über 200 Wissenschaftler beteiligten.

Den ersten großen Meilenstein haben sie nun erreicht: In Nature vom 16. Dezember 1999 stellten sie die vollständige Gensequenz der Chromosomen zwei und vier vor. Bisher hat das Projekt fast siebzig Prozent der 130 Millionen Basenpaare im Genom von Arabidopsis aufgezeichnet, von denen sich 37,1 Millionen auf den beiden nun vorgestellten Chromosomen befinden. Die Analyse der Sequenzen ergab 7781 Gene, was etwa dreißig Prozent der insgesamt vorhergesagten 26 000 Gene der Pflanze entspricht. Das menschliche Chromosom 22, das kürzlich veröffentlicht wurde, enthielt dagegen nur 545 Gene.

Viele wichtige Nutzpflanzen besitzen große und komplexe Genome, deren Erforschung viel Zeit und Ressourcen in Anspruch nehmen würde, wenn sie direkt untersucht werden sollten. Deshalb begannen die Forscher mit dem überschaubaren Genom von Arabidopsis thaliana und übertragen die daraus gewonnenen Ergebnisse auf andere Arten. "Diese Strategie war ein großer Erfolg", erzählt Mike Bevan vom John Innes Centre in Norwich, Großbritannien, der Leiter der Arbeitsgruppe für Chromosom vier. Eine ganze Reihe von Genen für Krankheitsresistenzen, Anpassungen an Umweltbedingungen wie zum Beispiel Kältetoleranz und Wahrnehmung der Jahreszeiten, Gestalt der Pflanze sowie die Struktur und Produktion von wichtigen Nährstoffen wie Vitaminen, Fetten und Stärke wurden in der Ackerschmalwand bereits identifiziert. Bei der Übertragung auf entfernt verwandte Arten stellten Wissenschaftler fest, daß diese dort dieselben Funktionen erfüllten. Sie lieferten damit neue fundamentale Erkenntnisse über wichtige Prozesse und sind so auch die Grundlage für die Züchtung neuer Nutzpflanzen mit verbesserten Eigenschaften bezüglich Nährstoffgehalt, Krankheitsresistenz und Anpassungsfähigkeit an Standortbedingungen.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 2.12.1999
"Dieses war der erste Streich"
Spektrum Ticker vom 6.7.1999
"Was Ackerschmalwand so in sich hat"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 1/95, Seite 42
"Die Genetik der Blütenentwicklung"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)

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