Kartoffelgenom sequenziert

Einem Konsortium aus fast 100 Wissenschaftlern an 29 internationalen Forschungseinrichtungen gelang die fast vollständige Sequenzierung des Kartoffelgenoms. Von den insgesamt 844 Millionen Basenpaaren erfassten die Forscher 86 Prozent und fanden darin 39.000 proteinkodierende Gene.

Die Wissenschaftler des Konsortiums sequenzierten das Erbgut zweier genetisch unterschiedlicher Kartoffelvarianten und kombinierten anschließend die Daten. Ihre Arbeiten veröffentlichten sie im Fachjournal „Nature“.

Kombination aus Genomsequenzierung und zytogenetischer Analyse

Der komplizierten Genomsequenz der Kartoffel näherten sich die Forscher sowohl mit klassischen Sequenziermethoden, als auch aus der Vogelperspektive. Um die Kartoffelchromosomen mikroskopisch zu untersuchen, fixierten und präparierten sie Kartoffelzellen im Moment ihrer Teilung. In dieser Phase ist die DNA auf die zwölf Chromosomen der Zelle verteilt. Durch spezielle Färbeverfahren konnten die Wissenschaftler genreiche von genärmeren Regionen unterscheiden und bestimmen, wo genau in ihrer Genomsequenz ein neues Chromosom beginnt. So konnten sie einzelne Sequenzabschnitte bestimmten Chromosomen zuordnen. 

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Wichtige Gene identifiziert

Unter den etwa 39.000 Genen konnten die Wissenschaftler bereits diejenigen identifizieren, die für die Entwicklung der Kartoffel von zentraler Bedeutung sind, etwa bei der Speicherung von Stärke oder der Entwicklung der charakteristischen Knolle. Sie fanden auch Gene und Genmuster, die für die Anfälligkeit der Pflanze gegenüber Schädlingen oder Krankheiten beteiligt sind. Die Abfolge der Genbausteine gab den Wissenschaftlern außerdem Auskunft über die evolutionäre Entwicklung der Kartoffel.

Grundnahrungsmittel mit komplexer Genetik

Kartoffeln stammen ursprünglich aus Südamerika und gehören heute in vielen Teilen der Welt zu den zentralen Grundnahrungsmitteln. Da die meisten Sorten einen vierfachen Chromosomensatz besitzen, gelten sie als genetisch besonders komplex. Nach Angaben der Welternährungsorganisation FAO (Food and Agriculture Organization) werden weltweit pro Jahr etwa 300 Millionen Tonnen Kartoffeln produziert. Die größten Probleme beim Anbau der stärkereichen Knollen liegen im Pilz- und Bakterienbefall. Durch ihre komplizierte Genetik war die gezielte Züchtung krankheitsresistenter Sorten mit klassischen Züchtungsmethoden bisher erschwert. Die Kenntnis der Genomsequenz wird in Zukunft helfen, die Widerstandsfähigkeit der Knollenpflanze zu verbessern.