Die genetische Vielfalt eines Überlebenskünstler-Unkrauts: Ergebnisse des internationalen Projekts 1001 Genome publiziert

Magnus Nordborg, der Direktor des Wiener Gregor Mendel Instituts, publiziert Genomsequenz von 1.135 Exemplaren der Pflanze in „Cell“

Wien (OTS) - Die kleine, unscheinbare, aber extrem anpassungsfähige Pflanze Arabidopsis hat im Verhältnis mehr genetische Varianten als der Mensch. Das ist eines der Ergebnisse des seit 2008 laufenden internationalen Forschungsprojekts 1001 Genome, welche am Donnerstag publiziert wurden. Die Erkenntnisse dieser Studie liefern die Grundlage für die Zukunft der Pflanzenforschung: Darauf aufbauend kann nun erforscht werden, welche Gene für die Anpassungsfähigkeit von Pflanzen an die Umwelt verantwortlich sind.

Das Unkraut Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) ist das Lieblings-Forschungsobjekt in der Pflanzenbiologie. Vieles, was wir über Pflanzenbiologie wissen stammt von Studien über diese unscheinbare kleine Pflanze, die auch in Österreich wächst. In der wegweisenden internationalen Studie “1001 Genome“ haben am Donnerstag Forscher aus dem Labor des wissenschaftlichen Leiters des Wiener Gregor Mendel Instituts für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften Genomsequenzen von 1.135 Arabidopsis-Exemplaren veröffentlicht. Die Pflanzen stammen aus verschiedenen Gebieten der nördlichen Hemisphäre. Das GMI hat für diese Studie seit 2008 unter anderem mit dem Labor von Detlef Weigel am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen zusammengearbeitet.

Überlebenskünstler durch genetische Anpassung

Verändert sich die Umwelt, so können Menschen und Tiere in andere Regionen abwandern, Pflanzen aber sind an ihren Standort gebunden. Dennoch haben sie Möglichkeiten gefunden, ihr Überleben zu sichern.

Pflanzen, die von unterschiedlichen Orten stammen, unterscheiden sich auch genetisch. Diese genetischen Unterschiede haben den Pflanzen vermutlich geholfen, sich an die Umgebung anzupassen, in der sie gefunden wurden. Dadurch, dass im Rahmen des Großprojekts so viele Exemplare dieser Pflanze sequenziert wurden, konnten Nordborg und seine Kollegen eine unerwartet große Anzahl von genetischen Unterschieden aufdecken – im Verhältnis sogar mehr als bisher bei Menschen gefunden wurden.

Zukünftige Studien können auf diesen Ergebnissen aufbauen um zu bestimmen welche Gene dafür verantwortlich sind wann eine Pflanze blüht, wie tief ihre Wurzeln wachsen, ob sie gegen Krankheitserreger widerstandsfähig sind und wie sie sich an eine bestimmte Umgebung angepasst haben. Diese Arbeit liefert daher die Grundlage für die Zukunft der Genforschung bei Pflanzen.

Neandertaler-Pflanzen

Darüber hinaus hilft diese Arbeit die Evolutionsgeschichte dieser wichtigen Modellpflanze zu klären. Durch de Vergleich der sequenzierten Exemplare untereinander konnte Nordborg sechs genetisch unterschiedliche Gruppen moderner Arabidopsis-Pflanzen identifizieren. Die große Mehrheit der Exemplare zählt zu einer Gruppe, die nach dar letzten Eiszeit entstanden ist und sich dann rasch auf der Welt verbreitet hat – so wie der moderne Mensch. Tatsächlich ist die Verbreitung dieser Gruppe eng mit der Verbreitung der Menschheit über den Globus verknüpft.

Die anderen fünf Gruppen entsprechen etwa den Neandertalern: Sie haben als genetisch unterschiedliche Populationen auf den Kanarischen und Kapverdischen Inseln, auf Sizilien, im Libanon sowie als große, verstreute Gruppe auf der Iberischen Halbinsel überlebt. „Die Entdeckung dieser Relikt-Populationen wird für zukünftige Studien äußerst nützlich sein, da sie sich von der Hauptgruppe genetisch extrem unterscheidet“, so Nordborg.

Über das Projekt 1001 Genome

Mehr Informationen zu dem seit 2008 laufenden Projekt „1001 Genome“ und Zugang zu allen Sequenzierungsdaten gibt es unter www.1001genomes.org.

Über das GMI

Das Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) wurde von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) im Jahr 2000 gegründet, um Spitzenforschung in der molekularen Pflanzenbiologie zu fördern. Das GMI gehört zu den weltweit wichtigsten Pflanzenforschungseinrichtungen. Mit mehr als 100 MitarbeiterInnen aus 25 Ländern erforscht das GMI primär die Grundlagen der Pflanzenbiologie, vor allem molekulargenetische Aspekte wie epigenetische Mechanismen, Populationsgenetik, Chromosomenbiologie, Stressresistenz und Entwicklungsbiologie. Das GMI befindet sich in einem modernen Laborgebäude der Österreichischen Akademie der Wissenschaften auf dem Campus des Vienna Biocenter, auf dem mehrere Forschungsinstitute sowie Biotechnologie-Firmen angesiedelt sind.

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