Genomweite Assoziationsstudien (GWAS)

Genomweite Assoziationsstudien (GWAS) sind ein Forschungsansatz, der in der Pflanzengenetik verwendet wird, um die genetischen Ursachen von bestimmten phänotypischen Merkmalen innerhalb einer Gruppe von Pflanzen zu identifizieren. Dabei wird die gesamte Genomsequenz vieler verschiedener Pflanzenindividuen untersucht, um Korrelationen zwischen genetischen Varianten (meist Einzelnukleotid-Polymorphismen, SNPs) und bestimmten Merkmalen zu finden. Dieser Ansatz basiert auf der Annahme, dass genetische Varianten, die häufiger bei Individuen mit einem bestimmten Merkmal vorkommen, in irgendeiner Weise mit dem Auftreten dieses Merkmals zusammenhängen.

GWAS in der Pflanzengenetik werden dabei vor allem zur Identifizierung von Genen bzw. Genomregionen eingesetzt, die wichtige agronomische Eigenschaften beeinflussen. Dies kann Eigenschaften wie Trockenresistenz, Salztoleranz, Ertrag, Fruchtgröße und -qualität sowie Resistenz gegen Krankheiten und Schädlinge umfassen.

Durch die Identifizierung solcher Gene bzw. Genomregionen können die Züchtungsstrategien optimiert werden. Denn durch das Verständnis der genetischen Grundlagen von wichtigen Merkmalen können Züchter gezieltere Kreuzungen durchführen, um gewünschte Eigenschaften in Zuchtpflanzen einzuführen oder zu verbessern. Alternativ können mittels Methoden wie der Genomeditierung Gene für wichtige agronomische Eigenschaften gezielt verändert werden.

GWAS ermöglichen es Forschern aber auch zu verstehen, wie genetische Variationen innerhalb und zwischen Populationen verteilt sind, was für den Erhalt der genetischen Ressourcen und die Anpassung an den Klimawandel wichtig sein kann.

GWAS in der Pflanzengenetik sind besonders wertvoll, weil sie die Möglichkeit bieten, die genetischen Grundlagen auch komplexer Merkmale zu entschlüsseln, die durch das Zusammenspiel vieler kleiner genetischer Effekte bestimmt werden. Die Herausforderungen bei GWAS umfassen die Notwendigkeit großer Stichprobengrößen, um genetische Signale zuverlässig zu detektieren, und die Komplexität der statistischen Analysen, die erforderlich sind, um relevante genetische Assoziationen vom „Hintergrundrauschen“ zu unterscheiden.