Von: Dennis L.
Endlich fertig

Vollständiges Genom der Gerste entschlüsselt

Forscher haben vor Jahren damit begonnen die 5,2 Milliarden Basenpaaren der Gerste zu entschlüsseln. Nun sind sie endlich fertig.

Forscher haben das vollständige Genom der Gerste entschlüsselt.
© Victor Szalvay / wikipedia.org

Zürich (Schweiz). Gerste zählt seit Jahrtausenden zu den wichtigsten Getreidesorten der Welt - Kein Wunder, denn der Rohstoff wird nicht nur als Tierfutter, sondern auch für die Genuss- und Nahrungmittelproduktion genutzt. Auch, wenn diese Getreidepflanze seit über 10.000 Jahren Bestandteil unseres Alltags ist, war bislang nur teilweise bekannt, welche genetischen Merkmale und somit nützliche Eigenschaften die Gerste mit sich trägt.

Damit neue Gerstensorten optimal gezüchtet werden können, ist es wichtig, dass das Genom, also das Erbgut der Pflanze, vollständig entschlüsselt ist, denn erst, wenn das Erbgut in dieser Form vorliegt, lassen sich wichtige Informationen über die Gene entnehmen. Diese wiederum lassen sich hinterher gezielt nutzen, um den neu gezüchteten Sorten Eigenschaften wie Schädlingsresistenzen oder eine erhöhte Malzproduktion zuzuteilen.

Fleißarbeit auf hohen Niveau

Dieses Nutzen hat auch Martin Mascher vom Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) erkannt und sich gemeinsam mit einem internationalen Team an die Arbeit gemacht, die DNA der Gerste aufzuschlüsseln. Das Projekt dauerte insgesamt zehn Jahre, womit wohl keiner der Beteiligten zu Beginn gerechnet hätte. Der Grund jedoch ist simpel - In den Forschungen wurde festgestellt, dass das Gersten-Genom aus 5,2 Milliarden Basenpaaren besteht und somit etwa doppelt so groß ist wie die gesamte menschliche DNA-Sequenz.

Bei der Entschlüsselung nutzte das Forscherteam die sogenannte Schrottschuss-Sequenzierung, das heißt, die DNA wird in kleine Stücke zerteilt und anschließend sequenziert. Hand in Hand mit Bioinformatikern haben sich Mascher und seine Kollegen nach der Entschlüsselung der DNA an die Auswertung der zahlreichen, entstandenen Daten gemacht und zu einer linearen Ordnung zusammengesetzt. Aus dieser wiederum entstand nach langer Zeit der unbekannte genetische Code der Gerste.

In dem Gersten-Erbgut identifizierten die Forscher 39.000 Gene, die für Proteine codieren. Doch diese Gene bilden lediglich drei Prozent des gesamten Gersten-Erbguts, da über 80 Prozent des Genoms aus Mehrfachkopien komplexer DNA-Sequenzen besteht. Dazu zählen auch zahlreiche Transposons, die immer wieder als DNA-Sequenzen auftauchen und laut Thomas Wicker der Universität Zürich "mobile genetische Einheiten, die fähig sind, Kopien von sich selbst herzustellen" sind, die genaue Funktion dieser Sequenzen ist jedoch noch unklar.

Reise in die Vergangenheit mit Blick in die Zukunft

Durch das Aufdecken des genetischen Codes der Gerste öffnen sich neue Einblicke in den Werdegang der Gerste, da nun durch Vergleiche mit anderen Gerstensorten eine Pflanzenentwicklung über Jahrtausende nachvollzogen werden kann, was wiederum aktiv dem Vielfalts-Verlust entgegenwirkt. Robbie Laugh des James Hutton Institut in Schottland erklärt: "Die Referenzsequenz führt uns vor Augen, wie wichtig es ist, der weiteren Verringerung dieser Vielfalt im Rahmen und mit den Mitteln der Pflanzenzucht entgegenzuwirken".

Auch die Wissenschaftler des IPK's sind zuversichtlich, was ihre Forschungsergebnisse betrifft. "Die Referenzsequenz wird uns helfen, die 22.000 Gerstenmuster in unserer Sammlung zu untersuchen und damit ihren Nutzen für die Erschließung ihrer Biodiversität im Rahmen züchterischer Anstrengungen abzuschätzen", erklärt Andreas Graner, einer der Wissenschaftler im Fachmagazin Nature. Nun sei das langfristige Ziel, im Sinne der globalen Ernährungssicherung Gerstensorten zu züchten, die auch unter sich ändernden Umweltbedingungen starke Erträge erbringen sollen.

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