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Neue Einsichten zur Evolution von Leguminosen durch Entschlüsselung der Genomsequenz

Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat das Genom von Medicago sequenziert, einem Mitglied der großen Fabaceae-Gruppe und seit Langem ein etabliertes Modell für die Untersuchung der Biologie der Leguminosen. Die Wissenschaftler haben erfolgreich rund 94% seiner Gene ...

Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat das Genom von Medicago sequenziert, einem Mitglied der großen Fabaceae-Gruppe und seit Langem ein etabliertes Modell für die Untersuchung der Biologie der Leguminosen. Die Wissenschaftler haben erfolgreich rund 94% seiner Gene kartiert. Ihre Ergebnisse geben uns einen Einblick in die Entwicklung von Schmetterlingsblütlern (Papilionoideae), der größten der drei Fabaceae-Unterfamilien. Zur Unterfamilie der Schmetterlingsblütler gehören Erbsen, Sojabohnen und alle Hülsenfrüchte, die als Nutzpflanzen angebaut werden. Die Studie, die 128 Wissenschaftler aus Belgien, Frankreich, Deutschland, Nigeria, Saudi-Arabien, Südkorea, dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten zusammenbrachte, wurde mit Mitteln in Höhe von 14 750 955 EUR aus dem Projekt GRAIN LEGUMES ("New strategies to improve grain legumes for food and feed") gefördert, das unter dem Themenbereich "Lebensmittelqualität und Lebensmittelsicherheit" des Sechsten Rahmenprogramms der EU (RP6) finanziert wird. Eine genetische Eigenschaft der Schmetterlingsblütler ist, dass sie Bakterien, die sie mit Stickstoff aus der Luft versorgen, einen Lebensraum bieten. In dieser neuen Studie hat das Team entdeckt, dass diese nützliche Eigenschaft teilweise auf ein genetisches Vorkommnis zurückzuführen ist, das 58 Millionen Jahre zurückliegt, als Duplikate des gesamten Genoms geschaffen wurden. "Die Details des Genoms werfen neues Licht auf Medicago, der Modellpflanze, die uns dabei helfen wir, noch zu unseren Lebzeiten, die Funktionsweise der Stickstoff-Fixierung zu enträtseln", sagte einer der Autoren der Studie Professor Giles Oldroyd vom John Innes Centre im Vereinigten Königreich. Durch Genduplikation können sich neue Mutationen und Funktionen entwickeln, während gleichzeitig die Rolle der ursprünglichen Gene beibehalten wird. Diese Gen-Mutation bei Schmetterlingsblütlern machte sie so erfolgreich und widerstandsfähig und verbesserte ihren Wert für den Menschen. Bei den Schmetterlingsblütlern spezialisierten sich diese zusätzlichen Gene auf Funktionen, die im Zusammenhang mit den Wurzelknöllchen stehen. Dieses Organ wird von Leguminosen gebildet, um symbiotische Stickstoff-fixierende Knöllchenbakterien anzulagern, die ihren Wirt mit einer Stickstoffform versorgen, die dieser verwerten kann, während der Wirt die Bakterien mit Zucker und Proteinen versorgt. Das Projekt GRAIN LEGUMES wurde gestartet, um der EU bei der Bewältigung der Herausforderung zu helfen, hochwertige Proteine für Tierfutter und menschlichen Verzehr bereitzustellen. Derzeit importiert Europa rund 70% aller pflanzlichen Proteine; Vieles davon könnten auf heimischem Boden produziert werden. Für den Menschen haben Leguminosen einen hohen Nährwert. Sie sind eine ausgezeichnete Quelle für hochwertiges pflanzliches Protein für Tierfutter. Werden Leguminosen im Ackerbau mit Fruchtfolgen angebaut, reduziert sich auch der Bedarf an Düngemitteln. Trotz all dieser Vorteile sind Leguminosen bei den europäischen Landwirten vor allem wegen der Schwankungen bei ihrem Ernteertrag nicht sonderlich beliebt. Das GRAIN LEGUMES-Projekt führte eine Forschung durch, die zu einem verstärkten Anbau von Leguminosen in Europa beitragen sollte.Weitere Informationen finden Sie unter: John Innes Centre: http://www.jic.ac.uk/corporate/index.htm

Länder

Belgien, Deutschland, Frankreich, Südkorea, Nigeria, Saudi-Arabien, Vereinigtes Königreich, Vereinigte Staaten

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