Meteorischer Fortschritt für die Getreidegenomik
Die schiere Komplexität der Genetik von Getreide hat große Fortschritte bei Zuchtprogrammen für die Triticeae, insbesondere Weizen, Gerste und Roggen, behindert. Fortschritte bei der Kartierung auf molekularer Ebene und bei der Entwicklung neuer bioinformatischer Instrumente für die Strukturierung, Verknüpfung und umfassenden Analyse von großformatigen Genomdaten haben robuste, auf die Triticeae ausgerichtete genetische Programme ermöglicht. Das bei internationalen Forschungsanstrengungen führende Projekt TRITICEAEGENOME (Genomics for Triticeae improvement) kartierte die Chromosomen 1 und 3, die besonders wichtig für Krankheitsresistenz, Ausbeute und Qualität von Triticeae sind. Mit neu entwickelten Algorithmen und genetischen Fingerabdrücken mit hohem Informationsgehalten sowie Minimal-Tiling-Pfaden (MTP) erzeugten die Forscher Contigs (überlappende Segmente) von bakteriellen künstlichen Chromosomen (BAC), um eine komplette Karte für jedes MTP zu konstruieren. Durch das Screening von 5.400 BAC-Contigs mit rund 140.000 Markern, wurden mehr als 75% der Weizenchromosomen verankert, ebenso wie zwei Arme von Gerstenchromosomen. Besonders relevant für Ertrag, Qualität und Verderb von Gerste und Weizen waren das genaue Mapping von zwei Loci und drei quantitativen Trait-Loci für Resistenz gegen Pilzkrankheit, Ausbeute und Qualitätsmerkmale mit den bereits produzierten Karten. Anbauer sind zunehmend interessiert an Winterweizen mit seinem Ertrags- und Produktivitätspotential sowie der Eignung für das Einbauen in Fruchtfolgen. Die Forscher schufen eine neue Tafel von 376 Winterweizen-Sorten aus Deutschland, Frankreich und Großbritannien, um die Keimplasmavielfalt zu maximieren. Genomweite Assoziationsanalysen wurden für Zeitpunkt des Ährenschiebens, Getreideertrag und Pflanzenhöhe zusammen mit ihren jeweiligen Standorten durchgeführt. Um die immense Menge an erzeugten Daten unterzubringen, richtete TRITICEAEGENOME zwei interaktive Datenbanken ein. Die entwickelten Werkzeuge umfassen einen neuen Algorithmus für die physikalische Kartenmontage und einen vergleichenden Genom-Viewer mit den Namen CrowsNest. Außerdem finalisierte das Projektteam TriAnnot, eine Pipeline für die automatisierte Annotation von Triticeae-Genomsequenzen. Die Forschungsergebnisse des Projekts wurden auf mehr als 250 Veranstaltungen für ein globales Publikum von rund 85.000 Personen verbreitet. Die öffentliche Website hat seit Mai 2010 bereits 11.000 Besucher aus aller Welt angezogen. Die genomischen Daten und entwickelten Werkzeuge werden dazu beitragen, zukünftige Getreidepflanzen auf die Bedürfnisse von Produzenten, Verarbeitern und Verbrauchern zuzuschneiden.
Schlüsselbegriffe
Getreide, Genomik, Triticeae, Kartierung, TRITICEAEGENOME
