Gerste gehört heute zu den fünf wichtigsten Nutzpflanzen weltweit. Ihre Bedeutung könnte in Zukunft zunehmen, da das Getreide raue und marginale Umgebungen toleriert und sich an trockene Klimazonen anpassen kann.
Katharina Baumann
Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des IPK Leibniz-Instituts, an dem auch die Universität Zürich beteiligt war, berichtete von einem Pangenom der Gerste, eine der wichtigsten Nutzpflanzen.
Anpassungsanforderungen
Pangenome sind Sammlungen von annotierten Genomsequenzen mehrerer Individuen einer Art. Die zusammenhängenden Langzeit-Sequenzen helfen, die Flut und Muster von Sequenzdaten zu verstehen. Die Studie untersuchte Langzeit-Sequenzassemblierungen von 76 wilden und domestizierten Genomen sowie Kurzzeit-Sequenzdaten von 1315 Genotypen. Die Ergebnisse wurden am Mittwoch in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.
Während die Menschen eine neue Lebensweise annahmen, mussten sich auch die Kulturpflanzen den Bedürfnissen ihrer Domestikatoren anpassen. Es gibt unterschiedliche Anpassungsanforderungen in einer wilden im Vergleich zu einer ackerbaulichen Umgebung. Kulturpflanzen und ihre wilden Vorfahren unterscheiden sich beispielsweise darin, wie viele Zweige sie initiieren oder wie viele Samen oder Früchte sie produzieren und wann.
Vielfalt bleibt nach Domestikation
Die Evolution der Kulturpflanzen müsse nicht zwangsläufig einen Verlust an Vielfalt bedeuten, so die Forscher. Das Panel von 1000 pflanzengenetischen Ressourcen und 315 Varietäten habe es ermöglicht, die Pangenomkomplexität in der Kulturpflanze und ihren wilden Vorfahren zu vergleichen. Die Studie habe gezeigt, dass wertvolle Vielfalt nach der Domestikation entstehen könne.
Um die Nützlichkeit des Pangenoms zu demonstrieren, konzentrierten sich die Forscher auf einige Positionen eines Gens in einem Chromoson und die Merkmale, die sie steuern, darunter Krankheitsresistenz, Pflanzenarchitektur und Stärkemobilisierung des Korns.
An Umwelt angepasst
Wenn man die Umwelt als eine Reihe äusserer Faktoren betrachte, die die natürliche Selektion antreibe, bietet Gerste laut den Forschern ein wirtschaftlich wichtiges Beispiel: Der Malzprozess umfasst das Keimen von feuchten Gerstenkörnern, wodurch Enzyme freigesetzt werden, die Stärke in fermentierbare Zucker abbauen. Neue allelische Variationen, also die unterschiedlichen Formen eines Gens, die an derselben Stelle auf Chromosomen existieren, seien ein Beispiel für die Kraft der Pangenomik.
Die Ergebnisse zeigten, dass ein Grossteil der Vielfalt, die das Forscherteam im Pangenom sah, den Kulturpflanzen geholfen haben könnte, sich an neue Ökosystemen anzupassen. Gerste gehört heute zu den fünf wichtigsten Nutzpflanzen weltweit. Ihre Bedeutung könnte in Zukunft zunehmen, da das Getreide raue und marginale Umgebungen toleriert und sich an trockene Klimazonen anpassen kann.
Das Gerstenpangenomprojekt vereinte 80 Wissenschaftler aus 12 verschiedenen Ländern und wurde am IPK-Leipnitz Institut initiiert und koordiniert. Beteiligt war auch das Institut für Pflanzen- und Mikrobiologie der Universität Zürich.
