Sequenzierung des größten Weizenchromosoms gelungen
Weizen (Triticum spp.) zählt zu den wichtigen Anbaupflanzen der Welt, doch bei der Sequenzierung und Charakterisierung seines Genoms konnten aufgrund von dessen Größe und Komplexität bislang nur geringe Fortschritte erzielt werden. Nun lassen die Ergebnisse aktueller Studien vermuten, dass Genduplikationen und –neuanordnungen in Weizen verglichen mit anderen Anbaupflanzen sehr häufig auftreten. Das EU-finanzierte Projekt "Origin, fate and function of wheat genes noncollinear with the other cereal genomes" (NONCOLLINEARGENES) wollte die Referenzsequenz des von dem franszösischen durch die ANR geförderten Projekts 3BSEQ hergestellten Chromosoms 3B nutzen, um die Rolle von Duplikationen in der Entwicklung des Weizengenoms besser zu verstehen. Mithilfe bioinformatischer Tools wurde das Chromosom 3B des Weizens mit dem der Pflanzensorten Oryza sativa (Reis), Brachypodium distachyon (eine Grasart) and Sorghum bicolor (Guineakorn) verglichen. Der Schwerpunkt lag auf der Erforschung nicht kolinearer oder nicht syntenischer Gene – dies sind funktionelle Gruppen von Genen, die an unterschiedlichen Stellen des Chromosoms zu finden sind und auf intensive Duplikation zurückzuführen sind. Sie stellten einen im Vergleich zu den anderen untersuchten Arten hohen Anteil nicht syntenischer Gene (38 % gegenüber 5 %) in Chromosom 3B fest, was darauf schließen lässt, dass die Evolution des Weizens sich in jüngerer Zeit beschleunigt hat. Besonders an den Chromosomenrändern trat dieses Phänomen stark auf. Die Ergebnisse zeigen auch, dass nichtsyntenische Gene eine funktionelle Vielfalt und ein Potential für die Anpassung bieten. Auch konnte bestätigt werden, dass Genduplikationen auf Chromosom 3B ungewöhnlich häufig auftraten. Die Rate interchromosomaler Duplikation von Weizen erwies sich als doppelt so hoch wie die anderer Arten. Ebenso konnte gezeigt werden, dass 82 % dieser Vorgänge sich in den letzten 40 Millionen Jahren vollzogen haben. NONCOLLINEARGENES bestätigt, dass Weizen in seiner jüngeren Geschichte eine schnelle Evolution durchlaufen ist und liefert neue Einblicke in die funktionalen Auswirkungen der Duplikationen. Das im Rahmen des Projekts erworbene Wissen trägt in erheblichem Maße zu unserem zunehmenden Verständnis der komplexen Genetik des Weizens bei.
Schlüsselbegriffe
Weizen, Chromosom 3B, Genduplikation, Getreidegenom, Bioinformatik, nicht syntenisch, Genetik