Raps-Vielfalt entschlüsselt

03.05.2016 Forschung & Technik

Komparative Genomforschung ermöglicht weitere Ertragssteigerung

Ein Jahr nach der erfolgreichen Genomsequenzierung präsentieren die Forscher des PLANT 2030 Projekts „Pre-Breed Yield: Zielgerichtete Züchtung zur Ertragssteigerung bei Raps“ nun das vollständige Abbild der genetischen Vielfalt des Rapses. Die Ergebnisse sind nicht nur für die praktischen Züchter, sondern auch für Evolutionsbiologen von großem Interesse. Denn Raps ist ein Modell für allopolyploide (die Chromosomensätze von mindestens zwei Arten in sich tragende) Pflanzen.

Die Genetikbasis moderner Rapssorten zeichnet sich durch eine relativ kleine Varianz aus. Eine breitere Varianz ist aber für die Züchtung enorm wichtig. Ein Jahr nach der erfolgreichen Entschlüsselung des Rapsgenoms haben die Forscher des PLANT 2030 -Projekts Pre-Breed Yield nun mit der Re-Sequenzierung von 52 Brassica-Arten (Kohl-Arten) eine große Basis geschaffen. Diese Arten decken das gesamte Spektrum der genetischen Vielfalt von Raps ab. Die heute genutzten Sorten besitzen eine noch junge Kulturpflanzengeschichte. Hervorgegangen sind sie ursprünglich aus einer Kreuzung von Rübse (Brassica rapa) und Gemüsekohl (Brassica oleracea). Sie besitzen 38 Chromosomen, von denen 20 von einem und 18 vom anderen Elternteil stammen. Die jetzt re-sequenzierte Kollektion bildet eine große Vielfalt ab. In ihr finden sich neben den Ursprungseltern auch wichtige natürlich entstandene und synthetisch entwickelte Sorten wieder.

Suche nach Unterschieden und Varianten

Auf Hochleistungsrechnern suchten die Forscher nach Genen und Genkombinationen, die zum Teil aus mehreren Hundert Genen bestehen, um Pflanzen zu züchten, die ertragsstabiler und resistenter sind und widrigen Umständen trotzen können. Am Anfang des Vorhabens stand unter anderem die Frage, welche elterlichen Gene, Gensequenzen und -Segmente der Rübse (Brassica rapa) und des Gemüsekohls (Brassica oleracea) es möglich machten, dass sich heutige Rapspflanzen an unterschiedliche Kultivierungs- und Umweltbedingungen anpassten. Besondere Aufmerksamkeit richteten die Forscher auf Punktmutationen im Genom , die sogenannten Einzelnukleotid-Polymorphismen (engl.: Single Nucleotide Polymorphism oder SNP; im Laborjargon „Snips“ genannt). Sie können die Aktivität und die Funktion der Gene beeinflussen. Die Wissenschaftler fanden schließlich 4,2 Millionen „Snips“ in 52 Genotypen. Mit diesen Informationen sind nun neue Kombinationen von Genen aus unterschiedlichen Genpools möglich.