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Forscher entwickeln neue Methode zur Gen-Identifizierung

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Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen hat eine neue Methode entwickelt, um Gene, welche Pflanzenmerkmale steuern, effizienter zu identifizieren. Damit bekommen Pflanzenzüchter die Möglichkeit, kostengünstige und nachhaltige Pflanzensorten zu entwickeln.

Prof. Dr. Tim Beissinger arbeitet während der Pflanzphase des Experiments auf einem Traktor. Foto: Abiskar Gyawali

Lage der Welternährung verbessern

Insbesondere Obst-, Gemüse- und Getreidekulturen können von den aktuellen Forschungsergebnissen profitieren. Damit könnte sogar die Lage der Welternährung deutlich verbessert werden, wie die Universität Göttingen in einer Meldung bekannt gab.

GWA-Studien als Grundlage

Sogenannte GWA-Studien (Genome Wide Association) bildeten bei der Forschung die Grundlage. Die Wissenschaftler nutzten eine erweiterte Form des GWA-Tools, welches genetische Sequenzierungstechnologien in Verbindung mit Statistiken und Berechnungen verwendet. Dadurch wurden Unterschiede im genetischen Code mit bestimmten Merkmalen verbunden. Werden Pflanzen mit GWA untersucht, dann werden viele Gruppen von genetisch identischen Pflanzen gemessen. Das sei allerdings sehr kostspielig und zeitaufwendig. Solche Gruppen von „Zwillings-Pflanzen“ zu entwickeln kann mehr als sechs Jahre Vorbereitung in Anspruch nehmen, bevor eine solche Studie überhaupt beginnen kann. Die neue Technik sei nach dem Vorbild eines oft verwendeten Ansatzes zur Untersuchung menschlicher DNA aufgebaut.

Drei Gene kontrollieren Pflanzenhöhe bei Mais

Die Wissenschaftler wollten herausfinden, ob dieser Ansatz auch bei Pflanzen erfolgreich sein kann und entwickelten ein Verfahren, welches die Vorteile einer GWA-Studie mit zusätzlichen statistischen Analyseverfahren kombinierte. Dafür wurden vier Felder mit Zuckermais angebaut und die Höhe der Pflanzen bestimmt. Daraufhin wurde untersucht, ob die Technik die Gene erkennen kann, welche für die Pflanzenhöhe verantwortlich sind. Es wurden aus potentiellen 39.000 Genen im Maisgenom drei Gene identifiziert, die die Pflanzenhöhe kontrollieren. Frühere Studien an anderen Maissorten bestätigten, dass es sich um die richtigen Gene handelt.

„Durchbruch in der Identifizierung von Gen-Material“

„Wissenschaftler müssen in der Regel eine große Anzahl genetisch identischer Pflanzen messen, um aussagekräftige Ergebnisse zu den entdeckten Genen zu haben", sagt Prof. Dr. Timothy Beissinger, Leiter der Abteilung Zuchtmethodik der Pflanze an der Universität Göttingen. „Wir verwendeten hingegen eine vielfältige Maispopulation und zeigten, dass unser Ansatz funktioniert, ohne auf identische Pflanzen zu setzen.“ Abiskar Gyawali, Doktorand der University of Missouri (USA) und Erstautor, sagt: „Dies ist eine gute Nachricht für Forscherinnen und Forscher, die daran interessiert sind, Gene in Pflanzenkulturen zu finden, in denen Inzuchtlinien nicht verfügbar oder zeitaufwendig zu produzieren sind.“ Beissinger fügt hinzu: „Das Spannende ist, dass diese Studie das Potenzial unserer Methode aufzeigt, um die zum Teil unterfinanzierte Forschung an anderen Nutzpflanzen zu ermöglichen. Durch die Unterstützung von Industrie und Regierung stehen bereits Ressourcen zur Verfügung, um groß angelegte Studien mit Mais durchzuführen. Aber für Wissenschaftler, die die unzähligen Gemüse-, Früchte- und Getreidesorten untersuchen, auf die viele Gemeinschaften angewiesen sind, ist die Finanzierung umfangreicher Studien einfach nicht möglich. Dies ist ein Durchbruch, der eine kostengünstige und schnelle Identifizierung von Gen-Merkmal-Verknüpfungen ermöglichen wird, um die weltweite Ernährung und einen nachhaltigen Anbau von Nahrungspflanzen zu verbessern."