Erstmalig Genom eines Baums entschlüsselt
Zum ersten Mal ist nun das Genom eines Baums vollständig entschlüsselt worden. Forschungsobjekt war eine Pappelart, die Westliche Balsampappel (Populus trichocarpa). Über hundert Wissenschaftler aus 38 Instituten in Europa, Kanada und den USA haben vier Jahre lang an der Entschlüsselung des Pappelgenoms gearbeitet, das sich aus 485 Millionen Basenpaaren (den Bausteinen der DNA) zusammensetzt. Die Erkenntnisse der Wissenschaftler sind in der jüngsten Ausgabe der Fachzeitschrift "Science" veröffentlicht worden. Wälder bedecken nahezu ein Drittel der Landgebiete der Erde und bieten unzähligen Tier- und Pflanzenarten Lebensraum. Bäume sind von größter Wichtigkeit, da sie die Menschheit mit frischer Luft und Wasser versorgen und Baumaterial, Holz für Möbel, Fasern, Rohstoffe für die Papierherstellung und Brennstoff liefern. Die Pappel ist zwar der erste Baum, dessen Erbgut entschlüsselt wurde, aber beileibe nicht die erste Pflanze. Diese Ehre wurde der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) zuteil, eine Kresseart, die in der Pflanzenforschung sehr beliebt ist und deren Genom im Jahr 2000 entschlüsselt wurde. 2002 wurde das Erbgut der Reispflanze - Hauptnahrungsmittel für die Hälfte der Weltbevölkerung - sequenziert. Die Forscher weisen jedoch darauf hin, dass Bäume völlig anderen Anforderungen gerecht werden müssen als kurzlebige Pflanzen. "Die Tatsache, dass Bäume jahrhundertelang an festen Standorten überleben und gedeihen müssen und dabei unablässigen Umweltveränderungen sowie abiotischem und biotischem Stress ausgesetzt sind, unterscheidet sie von kurzlebigen Pflanzen", heißt es im Forschungsbericht. Die Wissenschaftler entschieden sich bei ihren Forschungsarbeiten für die Pappel, da diese verglichen mit anderen Bäumen über ein relativ kleines Genom verfügt. Weitere Vorteile sind ihr schnelles Wachstum, ihre relativ gute Eignung für experimentelle Manipulationen und die zahlreichen genetischen Verfahren, die zu ihrer Analyse zur Verfügung stehen. Auch wirtschaftlich sind Pappeln von großer Bedeutung: Pappeln "können bereits mit vier bis sechs Jahren geschlechtsreif werden, sodass durch gezielte Züchtungen nachhaltige Plantagenwirtschaft in großem Umfang betrieben werden kann", so die Forscher. Außerdem weist diese Baumart noch ein weiteres großes Zukunftspotenzial auf: aus Pappeln können Biokraftstoffe gewonnen werden. Die Forscher haben bisher über 45 000 Gene auf den 19 Chromosomen der Pappel entdeckt. Außerdem verglichen die Forscher die Gene der Pappel mit denen der Ackerschmalwand. Die beiden Pflanzenarten haben gemeinsame Vorfahren, die jedoch vor rund 100 bis 120 Millionen Jahren unterschiedliche evolutionäre Entwicklungswege einschlugen. Die Unterschiede zwischen den Genomen der beiden Pflanzenarten betreffen vor allem Gene, die Informationen zu Krankheitsresistenz, Wachstum, Stoffwechsel oder dem Aufbau der Zellwände enthalten. Die Forschungsergebnisse könnten in einer Reihe von Bereichen praktisch anwendbar sein. Das Forscherteam hat 93 Gene entdeckt, die für den Aufbau von Zellulose, Hemizellulose und Lignin, den Bausteinen der Pflanzenzellwände, verantwortlich sind. Zellulose und Hemizellulose dienen unter anderem als Rohstoffe für die Bioethanolproduktion. Es ist jedoch sehr schwierig, diese Rohstoffe zu gewinnen, da sie als Bausteine der Zellwände nur schwer herauslösbar sind. Ein Team der Universität Gent in Belgien sowie weitere Forscher möchten nun die Gene untersuchen, die am Aufbau der Zellwände beteiligt sind, um herauszufinden, ob man sie so manipulieren könnte, dass die Gewinnung von Zellulose und Hemizellulose vereinfacht wird.
Länder
Belgien, Kanada, Deutschland, Griechenland, Finnland, Frankreich, Schweden, Vereinigtes Königreich, Vereinigte Staaten