Erster Schritt zur Erbgut-Entschlüsselung von Getreide

Eine internationale Initiative von Wissenschaftlern ist dem Erbgut einer nahen Verwandten von Gerste und Weizen auf die Spur gekommen. Damit sind Grundlagen geschaffen, auch komplexere Genome von Kulturgetreidearten zu entziffern und so in Zukunft verbesserte Sorten züchten zu können.

Die Zwenke - Brachypodium distachyon – ist ein wild wachsendes Süßgras (Poaceae), das mit den Kulturpflanzen Gerste und Weizen nah verwandt ist. Das Genom ist mit fünf Chromosomen und 272 Megabasenpaaren wesentlich kleiner als die Kulturformen anderer Getreidesorten. Die Genome von Gerste und Weizen sind 20- bis 60-mal so groß. Diese enorme Größe erschwert die Sequenzierung dieser Genome und damit die vergleichende Analyse der molekularen Basis von wichtigen agronomischen Eigenschaften. Die Entschlüsselung des Brachypodium-Erbguts öffnet nun die Tür zur erfolgreichen Genomforschung mit anderen Kulturgetreidearten. In Genomen von Gerste & Co. kann nun gezielt nach bekannten Gensequenzen von Brachypodium distachyon gesucht werden. Das Süßgras liefere sozusagen eine Inventarliste und ein Regalsystem, in dem die Wissenschaftler die meisten Gene auch großer Genome wie die von Gerste oder Weizen wiederfinden und anordnen können. Die Analyse der großen Getreidegenome wird dadurch revolutioniert. 

Die Wissenschaftler entdeckten bereits mehrere Zehntausend genetische Beziehungen zwischen Brachypodium und den Getreidesorten Reis, Sorghum und Weizen. Dadurch wird der Wert der Zwenke als Modellpflanze für Getreide deutlich.

Letztlich ist die Analyse des Genoms von Brachypodium auch ein wesentlicher Fort-schritt zur nachhaltigen Sicherung der Nahrungsgrundlage des Menschen. Denn einige der mehr als 10.000 Arten der Süßgräser bilden die Hauptbasis der Ernährung von Mensch und Tier. Die neu gewonnenen Erkenntnisse liefern die Voraussetzungen dafür, dass verbesserte Getreidesorten gezielt gezüchtet werden können. Diese sollen in Zukunft zum effizienten Anbau von Nahrungs- und Futtermitteln unter sich ändernden Umweltbedingungen beitragen. 

Deutscher Partner im internationalen Verbund und damit maßgeblich an der Entschlüsselung des Zwenke-Genoms beteiligt, war die Arbeitsgruppe „Pflanzliche Genomforschung“ von Dr. Klaus Mayer am Institut für Bioinformatik und Systembiologie des Helmholtz Zentrums München.