Übergroße Genome und die Biodiversität
Die Genomgröße ist von ökologischer Bedeutung, was sich wiederum auf die Biodiversität auswirken kann. Die Forschung an den Gründen, warum manche Genome einen besonders großen DNS-Anteil haben, könnte daher eine Charakterisierung der Biodiversität und deren Auswirkungen verständlicher machen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts GENOME OBESITY (Causes and consequences of mechanisms underlying genome size obesity) wurde eine Sequenzierung der nächsten Generation angewandt, um die Pflanze Fritillaria zu untersuchen, die ein Genom aufweist, das beeindruckender Weise 15 Mal größer als das menschliche und 60 Mal größer als das von Reis ist! Die Forscher des Projekts widmeten sich einem Virus (Pararetrovirus Repeat, FriEPRV), das im Zentromer in den Großteil der Fritillaria-Chromosomen integriert worden ist. Die Tatsache, dass sich das FriEPRV sehr häufig im Zentromer befindet, legt eine zielgerichtete Insertion nahe. Die Regulation einer mehrmaligen Insertion kann durch DNS-Methylierung erreicht werden, einem allgemeinen epigenetischen Kontrollmechanismus in Blütenpflanzen. Bei der Untersuchung wurde eine reichhaltige Methylierung um die Insertionsbereiche festgestellt, was nahe legt, dass die Genomvergrößerung nicht die Folge eines Zusammenbruchs der epigenetischen Kontrolle ist. Die Wissenschaftler von GENOME OBESITY hielten Ausschau nach genetischen Elementen des Methylierungspfades und stellten fest, dass alle Gene vorhanden waren. Zum Vergleich: Bei Pflanzen mit Zapfen, die im Verhältnis zu Blütenpflanzen ebenfalls große Genome aufweisen, fehlen Elemente des Kontrollpfades. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass das große Genom auf einen übereffizienten Methylierungskontrollpfad zurückzuführen ist, der im Gegensatz zu einem fehlerhaften Methylierungskontrollpfad steht. Diese Hypothese wird in Zusammenarbeit mit den Royal Botanic Gardens im Stadtteil Kew in London im Rahmen eines Folgeprojekts getestet. Die Ergebnisse von GENOME OBESITY sollten die führende Stellung Europas hinsichtlich der Charakterisierung von Variationen sowie das Verständnis darüber, welche Faktoren bestimmend für die Pflanzenvielfalt sind, verbessern. Dies könnte einen Beitrag für politische Entscheidungen im Zusammenhang mit dem Erhalt genetischer Ressourcen leisten. Die Informationsplattform wird ebenfalls ein besseres genomisches Verständnis für Verbesserungen von Anbausorten ermöglichen und von Vorteil für Landwirtschaftsbetriebe sein.
