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Wissenschafter entziffern wichtiges Süßgras-Genom. | Genom von Gerste und Weizen wird nun besser verständlich. | Tübingen. Die Gen-Analyse des Süßgrases Brachypodium distachyon, genannt Zwenke, soll Forschern als Modell für die Entwicklung neuer Bioenergie- und Futterpflanzen dienen. Denn die maximal 20 Zentimeter hohe, einjährige Pflanze ist ein naher Verwandter von Nahrungs- und Futtergräsern wie Gerste, Weizen, Hafer und Reis.
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Genetik- und Pflanzen-Experten aus 47 Forschungsinstituten, darunter die Technische Universität München, das Helmholtz-Zentrum München-Neuherberg und die Universität Schlesien in Kattowice, haben das Genom des wild wachsenden Unkrauts entziffert.
Das Genom ist mit fünf Chromosomen und 272 Megabasenpaaren relativ klein und überschaubar. Jedoch stellt die Süßgras-Pflanze mit ihren mehr als 10.000 Artverwandten, darunter Kulturpflanzen wie Weizen, eine wesentliche Basis für die Ernährung von Mensch und Tier dar.
Schrotschuss-Analyse
Dies wird an der Bedeutung des verwandten Roggens deutlich: Von der Roggen-Ernte 2008/2009 in Deutschland und Österreich dienten 25 Prozent der Brotherstellung und 14 Prozent der Produktion von Bioethanol und Biogas. Der Großteil des Roggens wird jedoch nach wie vor als Viehfutter verwendet.
Für ihre DNA-Dechiffrierungsarbeit wendete das Wissenschafter-Konsortium "International Brachypodium Initiative" die sogenannte Schrotschuss-Methode an: Die DNA wurde mehrfach kopiert und willkürlich in zahlreiche kleine Fragmente aufgeteilt, die anschließend chemisch bestimmt wurden. Schließlich wurde das Genom mit den nun namentlich bekannten 272 Megabasenpaaren wieder zusammengesetzt.
Da das Zwenke-Genom so klein ist, können ihre einzelnen Gene leichter identifiziert werden. Angesichts der Ähnlichkeit vieler Genabschnitte von Zwenke und Weizen eröffnet sich weiter die Möglichkeit, bestimmte identifizierte Gene im deutlich größeren Genom des Weizens - es ist 50 Mal größer und zwei bis fünf Mal so groß wie jenes des Menschen - wiederzufinden und zu nutzen.
"Solche Referenzgene liefern uns eine Art Inventarliste und Regalsystem, in denen wir die meisten Gene von Gerste oder Weizen wiederfinden und einordnen können", sagt Bioinformatiker Klaus Mayervom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in München-Neuherberg.
"Heuhaufen" an Genen
Bisher schreckte man angesichts des immensen Arbeitsaufwands davor zurück, in dem immens großen "Heuhaufen" des Weizen-Genoms einzelne Gene näher zu identifizieren.
Mit den neuen Erkenntnissen sollen gezielt bessere Getreide- oder Reissorten gezüchtet und ein effizienterer Anbau von Nahrungs- und Futtermitteln entsprechend den sich wandelnden Umweltbedingungen betrieben werden. Besonders für die Weiterentwicklung der Futter- und Bioenergiepflanzen stellen die öffentlich zugänglichen DNA-Sequenzierungen der Zwenke einen Wegweiser dar.