Pangenom

Das Pangenom umfasst die gesamte genetische Vielfalt einer Gruppe von Organismen, z. B. aller Individuen einer Art. Es setzt sich aus den Genen zusammen, die von allen Mitgliedern der Gruppe geteilt werden (Kern- oder Core-Genom), sowie aus Genen, die nur in einigen Individuen vorkommen (Zubehör- oder Accessory-Genom). Das Konzept wird häufig genutzt, um die genetische Variation und Anpassungsfähigkeit von Arten zu verstehen.

Aufbau eines Pangenoms

Kern-Genom (Core-Genom):

• Gene, die in allen Individuen einer Gruppe vorkommen.
• Verantwortlich für grundlegende Funktionen, die für das Überleben notwendig sind.
• Beispiel: Gene, die für die Energiegewinnung oder Zellteilung in Pflanzen benötigt werden.

Zubehör-Genom (Accessory-Genom):

• Gene, die nur in einigen Individuen vorkommen.
• Enthält Gene, die für spezielle Anpassungen oder Eigenschaften verantwortlich sind, z. B. Krankheitsresistenz.
• Hohe Variabilität zwischen den Individuen.

Spezifisches Genom:

• Gene, die nur in einem einzigen Individuum oder einer Untergruppe vorkommen. 
• Beispiel: Gene, die eine Pflanze gegen einen bestimmten Krankheitserreger resistent machen.

Pangenome in der Pflanzenforschung

In der Pflanzenforschung hat das Konzept des Pangenoms große Bedeutung. Es wird verwendet, um die genetische Vielfalt von Nutzpflanzen wie Gerste, Reis, Weizen oder Mais zu analysieren.

In Kulturpflanzen wie Gerste oder Weizen kann das Pangenom auch Aufschluss über Gene geben, die während der Domestizierung selektiert wurden. Das Zubehör-Genom enthält oft Gene, die Pflanzen gegen Krankheitserreger schützen. Durch das Pangenom können Züchtungsprogramme gezielt auf solche Gene zugreifen.

Methoden zur Erstellung eines Pangenoms

Die Genome vieler Individuen einer Art werden sequenziert und miteinander verglichen. Durch Kombination von Short- und Long-Read-Sequenzierung gelingt es, auch komplexe und repetitive Bereiche im Genom zu erfassen. Spezielle bioinformatische Programme analysieren dann die genetischen Unterschiede und klassifizieren die Gene in Kern- und Zubehör-Genom.