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Forschung
Die Herstellung einer tetraploiden Population ist jedoch mit
einem erheblichen Aufwand verbunden, da Kreuzungs- bzw. selbstungsschritte bei Kartoffeln mit einem beträchtlichen Arbeitsaufwand verbunden sind. Kartoffeln neigen dazu, bei beginnender
Knollenentwicklung ihre Blüten abzuwerfen. Um dies zu verhindern, müssen sie auf Tomaten gepfropft werden. Bei der Herstellung einer TILLInG-Population finden sich üblicherweise zwei derartige selbstungsschritte: nach der mutagenese der samen zur
Herstellung genetisch homogener Pflanzen (m2; selbstung 1),
welche dann abermals geselbstet werden (m3; selbstung 2), so
dass nun samen für die einlagerung (m3) und Blattmaterial für die
DnA Isolierung (m2) zur Verfügung steht. eine ausreichende TILLInG-Population besteht aus mehreren tausend Pflanzen, somit
werden viele tausend selbstungen und dementsprechend Pfropfungen zur Herstellung der Population erforderlich. Dies bedeutet
einen erheblichen Arbeits- und Zeitaufwand. Dieser lässt sich halbieren, wenn statt samen Pollenkörner mit dem mutagen behandelt und anschließend zur Herstellung der m1-Generation verwendet werden. Jede Pflanze dieser Population ist genetisch
homogen. Im Gegensatz zur samen-mutagenisierten TILLInGPopulation kann hier bereits von der m1-Population DnA isoliert
und zum screening verwendet werden. Die selbstung dient dann
der erzeugung von m2-samen, welche eingelagert werden. Aus
diesem Grund wurde im Projekt „Kartoffel“ im rahmen des Ver-
bundes GABI-TILL diese Technik (Pollenmutagenese) für die Kartoffel etabliert und so die Grundlagen geschaffen, in den kommenden Jahren die begonnene tetraploide TILLInG-Population
stetig zu erweitern.
Referenzen
Muth, J., Hartje, St., Twyman R.M., Hofferbert, H.-R., Tacke, E., Prüfer, D. (2008).
Precision breeding for novel starch variants in potato. Plant Biotechnology J. 8:
576-584. Erin Gilchrist und George Haughn, (2010). Reverse genetics techniques: engineering loss and gain of gene function in plants. Briefings in Functional Genomics 9(2): 103-110 Ossowski, S., Schneeberger, K., Lucas-Lledo,
J.I., Warthmann, N., Clark, R.M., Shaw, R.G., Weigel, D., Lynch, M. (2010). The
rate and molecular spectrum of spontaneous mutations in Arabidopsis thaliana. Science 327: 92-94.
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Kontakt
eckhard Tacke, stefanie Hartje
BIoPLAnT, Biotechnologisches Forschungslabor GmbH
[email protected], [email protected]
Jost muth, Dirk Prüfer
Fraunhofer Institut für molekularbiologie
und angewandte oekologie (Ime)
[email protected], [email protected]
sequenziert
enthalten. Diese Bibliothek ist relativ frei von sogenannter JunkDnA, deren Funktion bisher unbekannt ist, und erhöht damit die
Qualität der Genomsequenz. Für die Untersuchung nutzten die
Forscher ein eigens entwickeltes Computerprogramm. Dieses
Wissenschaftler entschlüsseln Schwamm-Genom
hatte, basierend auf einem mathematischen modell, gelernt,
welche DnA-Abschnitte zu einem Gen gehören. Die so vorhergesagten eiweißsequenzen
wurden dann mit denen
Wissenschaftlern ist es gelungen, die Genomsequenz eines
anderer Tiere verglichen.
Hornkieselschwamms teilweise zu entschlüsseln. Dabei fanden
Dabei lässt eine signifikante
die Forscher heraus, dass das Genom von Amphimedon queensÄhnlichkeit darauf schlielandica, der im australischen Great Barrier reef lebt, eine erßen, dass das entsprechende
staunliche Ähnlichkeit zum Genom komplexerer Tiere einGen bereits in gemeinsamen
schließlich säugetieren aufweist.
Vorfahren einen Vorläufer
obwohl schwämme primitiv aussehen und auf der untersten entwicklungsstufe vielzelliger Lebewesen stehen, un- Das Genom des Hornkieselschwamms hatte, von dem die heutigen
terscheidet sich die Zusammensetzung ihres erbguts nicht (Amphimedon queenslandica) zeigt Gene abstammen.
Indem die Wissenschaftwesentlich von der höher entwickelter Tiere. Zu dieser überra- erstaunliche Ähnlichkeit zum Genom
schenden erkenntnis kamen Wissenschaftler, als sie das Genom komlexer Tiere (Foto: Maja Adamska, ler das Genom von A. queensdes Hornkieselschwamms Amphimedon queenslandica ent- Sandie M. Degnan, Kathryn M. Green, landica mit denen anderer
schlüsselten. Die Forscher erhoffen sich nun durch das studium Marcin Adamski, Alina Craigie, Claire Tiere wie einem Wurm, einer
Fruchtfliege oder einer maus
von A. queenslandica tiefere einsichten darüber, wie die erbanla- Larroux, Bernard M. Degnan).
verglichen, konnten sie
gen eines möglichen „universellen Vorfahren“ aller Tiere ausgesehen haben könnten – sozusagen an der schnittstelle zwischen nachvollziehen, wie bestimmte Gene die entwicklung eines organismus kontrollieren, sich evolutionär verändert und entschwamm und komplexeren Tieren mit echten Geweben.
Das sequenzieren des Genoms von A. queenslandica wurde wickelt haben. Dabei fand das Forscherteam heraus, dass die
den Forschern allerdings durch einige biologische Beson - „Kern-Bauanleitung“, die die entwicklung eines komplexen Tiederheiten erschwert. Zum einen mussten sie eine ausreichende res steuert, auch im Genom eines schwamms enthalten ist. Dazu
menge reiner DnA gewinnen. Da schwämme jedoch häufig aus zählen wichtige Kennzeichen von mehrzelligkeit bei Tieren, wie
einer mischung aus schwamm- und Bakterienzellen bestehen, regulierter Zellzyklus und Zellwachstum und der programmierhaben die Wissenschaftler embryonen und Larven des Hornkie- te Zelltod. Viele dieser Gene, die mit dem Aufkommen von Komselschwamms von einem erwachsenen schwamm isoliert. Im plexität bei Tieren in Verbindung gebracht werden, sind nach
nächsten schritt wurden die Chromosomen, molekülketten aus Ansicht der Forscher mit Krebs verknüpft – einer Krankheit
etwa 170 millionen nukleotiden, in kleinere stücke zerbrochen, gestörter mehrzelligkeit.
um sie sequenzieren zu können.
In einem komplexen Verfahren erstellten die Forscher eine Originalpublikation Srivastava et al.: The Amphimedon queenslandica
so genannte DnA-Bibliothek. Darin sind die Teile der DnA genome and the evolution of animal complexity. Nature. doi: 10.1038/natu„archiviert“, die die Bauanleitung für eiweiße des schwamms re09201.
Vom Schwamm zum Säuger
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