Forscher entschlüsselten das Genom des Rapses

23. August 2014, 11:00
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Ölpflanze besitzt mehr Gene als alle bisher sequenzierten Organismen

Gießen - Der Raps (Brassica napus), Europas wichtigste Ölpflanze, hat ein Geheimnis weniger: Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) hat das Genom der Pflanze entschlüsselt. Die Forscher, die dabei nach eigenen Angaben wichtige neue Erkenntnisse über die Entstehung von Kulturpflanzen nach Artkreuzungen erlangten, veröffentlichten ihre Ergebnisse im Fachblatt "Science".

Der Raps ist eine vergleichsweise junge Pflanzenart und zeichnet sich unter den Kulturpflanzen durch seine einzigartige Entstehungsgeschichte aus: Erst vor wenigen tausend Jahren entstanden die ersten Rapspflanzen aus einer zufälligen Artkreuzung zwischen Kohl- und Ölrübsenformen. Samen aus Artkreuzungen werden nur sehr selten fruchtbar, und zwar erst nach zufälliger, vollständiger Verdopplung beider Chromosomensätze der Elternteile.

101.000 Gene

Da alle heutigen Blütenpflanzen auf ähnliche Weise entstanden sind (in den allermeisten Fällen vor Millionen von Jahren), gibt die Genomsequenz von Raps einen einzigartigen Einblick in die evolutionären Prozesse der Artentstehung. Treffen zwei verwandte, aber unterschiedliche Genome in einem Zellkern zum ersten Mal aufeinander, findet allmählich der Verlust von überflüssigen doppelten Genkopien statt - und eine neue Art entsteht. Wie dieser Evolutionsprozess beginnt, ist aber noch unklar.

Ungewöhnlicherweise behielt der Raps bislang fast alle Genkopien seiner beiden Elternspezies und bringt es so auf rund 101.000 Gene. Damit besitzt er mehr Gene als alle Organismen, deren Genome bereits sequenziert wurden - der Mensch beispielsweise hat weniger als 30.000 Gene. Da beim Raps viele Genfunktionen aufgrund der Genomdopplung mehrmals vorhanden und somit überflüssig sind, besteht hier ein großes Potential zur Änderung und Anpassung durch vorteilhafte Mutationen.

Anpassungsfähigkeit

So lösen zum Beispiel ungenaue Chromosomenpaarungen, die beim Raps durch die Genomdopplung häufig vorkommen, Mutationen aus und beschleunigen so die Evolution. Viele für die heutige Nutzung des Rapses wichtige Eigenschaften wurden unmittelbar nach der Artentstehung durch den Austausch von Chromosomenstücken gebildet.

So konnte sich eine Pflanze, die mit extrem geringer genetischer Vielfalt entstanden ist, in kürzester Zeit an diverse geografische und agrarökologische Extreme anpassen und sich dort behaupten. Heute ist der Anbau unterschiedlicher Rapsformen als Öl-, Futter- und Gemüsekulturen über ganz Europa sowie in Nordamerika, Asien und Australien weit verbreitet. (red, derStandard.at, 23.8.2014)

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