nternationale Studie zeigt Abstammung und genetische Vielfalt des Brotweizens auf

Neues aus der Forschung

Meldung vom 08.05.2019

Schon seit der Landwirtschaftlichen Revolution vor ca. 12.000 Jahren züchten Menschen selektiv Pflanzen mit vorteilhaften Eigenschaften, so wie einer hohen Kornzahl oder Resistenz zu Krankheiten. Im Laufe der Zeit entwickelte sich Triticum aestivum, besser bekannt als Brotweizen, zu einer der wichtigsten Feldfrüchte der Welt. Zusammen mit einer wachsenden Bevölkerung und einem sich verändernden Klima wächst die Nachfrage nach Weizen mit einem höheren Ertrag und zusätzlichen Resistenzen fortlaufend.


Caroline Pont et al.
Tracing the ancestry of modern bread wheats
Nature Genetics
DOI: 10.1038/s41588-019-0393-z


Jedoch stagniert der durchschnittliche Weizenertrag nun bereits seit einigen Jahren. In einer neuen internationalen Studie wurde die genetische Diversität von 487 Weizengenotypen aus verschiedenen Teilen der Welt katalogisiert und in Zusammenhang mit ihren agronomischen Eigenschaften gestellt. Die Kartierung dieses reichen Pools an genetischer Diversität in Brotweizen unterstreicht die aktuelle Theorie zur Abstammung des Weizens und eröffnet neue Wege in der modernen selektiven Weizenzucht.

Die Evolution des Weizens ist eine komplexe Geschichte aus Hybridisierungs- und Genfluss-Ereignissen, welche zu der allohexaploiden (mit sechs Chromosomensätzen) Weizenart Triticum aestivum führte, die wir heutzutage als Brotweizen kennen. Der moderne Brotweizen entstand vor ca. 10.000 Jahren im Fruchtbaren Halbmond und sein Genpool wurde von Menschenhand in Folge von Domestizierung und Kultivierung geformt. Heutzutage findet man weltweit ertragsreiche Brotweizensorten, wobei jede Variation an die speziellen Umweltbedingungen, in der sie herangezogen wird, angepasst ist. So deckt Weizen, als eine der drei wichtigsten Feldfruchtarten, ca. 20 Prozent der Kalorien und Proteine, die die Menschen weltweit verbrauchen.


 
Urkorn- und Kulturkorn im Vergleich. Weizenmuster aus dem Herbarium der bundeszentralen Ex-situ-Genbank am IPK.

Die wachsende Nachfrage nach Weizen, ein sich erwärmendes Klima und die Umstellung der westlichen Landwirtschaft, fort von intensiver Landwirtschaft, üben Druck auf Pflanzenzüchter aus, die modernen Brotweizensorten weiter anzupassen und zu verbessern. Jedoch benötigen Pflanzenzüchter Pflanzen mit genetischer Variabilität, die sie während des Zuchtprozesses selektieren und kombinieren können, um so Weizen-Kulturvarietäten mit neuen und verbesserten Eigenschaften zu züchten. Eine neue internationale Studie von Brotweizen hat nun einen umfangreichen genetischen Pool für zukünftige züchterische Verbesserungen von Triticum aestivum aufgetan.

In dieser Studie wurden die Exome von 487 Weizen-Genotypen aus 68 Ländern, einschließlich Landrassen, Kulturvarietäten und modernen Varietäten, sequenziert. Das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben konnte dabei Proben von verschiedenen Weizenarten aus der bundeszentralen Ex-situ-Genbank zur Studie beisteuern. Indem sie die Refseqv1.0 Referenzsequenz der Brotweizenlandrasse “Chinese Spring”, welche vom „Internationalen Konsortium zur Sequenzierung des Weizengenoms“ (IWGSC) 2017 publiziert wurde, als Ankergenom nutzten, konnten die Forscher eine umfangreiche Übersicht der Vielfalt des Weizens auf der Ebene der Gene, der Chromosomen und auf dem Niveau der drei Subgenome, welche im Genom des Brotweizens verschmolzen sind, zusammenstellen.



Dies ermöglichte den Wissenschaftlern, das Modell der Weizenevolution zu erweitern und weiterzuentwickeln und die genetischen Ursprünge des modernen Brotweizens zu entschlüsseln. So wurde bestätigt, dass die Linie des Hartweizens, des Durumweizens, mit hoher Wahrscheinlichkeit der Vorfahre des Keimplasmas unseres modernen Brotweizens ist. Zudem zeigten die Forscher durch die Untersuchung der Fußabdrücke der Selektion des Weizens, welche Effekte Allel-Varianten besitzen, auf welche seit dem Beginn der Weizendomestikation selektiert worden war.

Die Daten, welche im Rahmen der Studie veröffentlicht wurden, sind ein weiterer Schritt in Richtung der Erstellung eines “Pangenoms” des Weizens – die Beschreibung aller Gene und genetischer Variationen des Weizens weltweit. Dieses ist gleichermaßen eine dringend benötigte Ressource für die Forschung und die Züchtung neuer, verbesserter Weizensorten. Die Studie an sich stellt bereits eine reiche genetische Datenressource dar, welche unmittelbar zur Verbesserung der Eigenschaften im Brotweizen verwendet werden kann, von der Anpassung an Umweltbedingungen bis zu verbessertem Ernteertrag und einer erhöhten Krankheitsresistenz. Zudem stellen die Ergebnisse den aktuellen Kenntnisstand zur Abstammung des Brotweizens dar und unterstreichen unsere kulturelle Vorgeschichte als Bauern und Pflanzenzüchter.


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw-online


News der letzten 7 Tage

www.biologie-seite.de 16 Meldungen

Meldung vom 21.05.2019

Neue Studie zeigt: Tropische Korallen spiegeln die Ozeanversauerung wider

Das Kalkskelett tropischer Korallen weist bereits Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung auf, die au ...

Meldung vom 21.05.2019

Namenlose Fliegen

Unsere heimischen Fliegen und Mücken zählen mit knapp 10.000 bekannten Arten zu einer der vielfältigsten In ...

Meldung vom 20.05.2019

Bonobo Mütter verhelfen ihren Söhnen zu mehr Nachwuchs

Bei vielen sozialen Tierarten teilen sich Individuen die Aufgaben der Kindererziehung, doch neue Forschungserg ...

Meldung vom 20.05.2019

Auf die Größe kommt es an

Ökologe der Universität Jena und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) ent ...

Meldung vom 20.05.2019

3D-Technologie ermöglicht Blick in die Vergangenheit

Studie identifiziert Fischarten anhand vier Millionen Jahre alter Karpfenzähne ‒ Modell zur Evolution der B ...

Meldung vom 20.05.2019

Auswirkungen von Klimaveränderungen auf die genetische Vielfalt einer Art

Über das Genom des Alpenmurmeltiers.

Meldung vom 17.05.2019

Ernst Haeckel: Vordenker hochmoderner Disziplinen

Wissenschaftshistoriker der Universität Jena erklären Ernst Haeckels Ökologie-Definition.

Meldung vom 17.05.2019

Echoortung von Fledermäusen - Exzellente Navigation mit wenig Information

LMU-Forscher widerlegen bisherige Annahmen über die Echoortung: Fledermäuse haben deutlich weniger räumlich ...

Meldung vom 17.05.2019

Neues Petersilien-Virus von Braunschweiger Forschern entdeckt space

Neues Petersilien-Virus kommt im Raum Braunschweig und anderen Teilen Deutschlands vor.

Meldung vom 16.05.2019

Bettgenosse gesucht: Wer war der erste Wirt der Bettwanzen

Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der kooperativen Leitung des TUD Biologen Prof. Klaus Rein ...

Meldung vom 15.05.2019

Schimpansen graben mit Werkzeugen nach Futter

Forschungsteam filmt im Zoo erstmals, wie die Menschenaffen vorgehen, um an vergrabene Leckereien zu kommen.

Meldung vom 15.05.2019

Übersatte Bakterien machen den Menschen krank

SFB 1182-Forschungsteam schlägt in einer neuen Hypothese vor, dass Entzündungskrankheiten durch ein Nahrungs ...

Meldung vom 15.05.2019

Große Fragen zur Rolle mikroskopischen Lebens für unsere Zukunft

Wie Mikroorganismen die dynamische Entwicklung unserer Erde beeinflussen.

Meldung vom 15.05.2019

Wälder tragen weniger zum Klimaschutz bei als vermutet

Eine Studie mit Beteiligung der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL könnte ein Dämp ...

Meldung vom 15.05.2019

Ausgezirpt - Drastischer Biomasseverlust bei Zikaden in Deutschland

In der April- Ausgabe der vom Bundesamt für Naturschutz herausgegebenen Zeitschrift „Natur und Landschaft ...

Meldung vom 14.05.2019

Relaisstation im Gehirn steuert unsere Bewegungen

Die Relaisstation des Gehirns, die Substantia nigra, beherbergt verschiedene Arten von Nervenzellen und ist f ...


03.05.2019
Eine Frage der Zeit
24.04.2019
Kraftwerk ohne DNA

06.03.2019
Bindung mit Folgen
16.01.2019
Plötzlich gealtert

19.12.2018
Baum der Schrecken
07.11.2018
Plastik im Fisch
28.09.2018
Gestresste Pflanzen

13.08.2018
Wie Vögel lernen

15.06.2018
Primaten in Gefahr
24.05.2018
Störche im Aufwind
09.05.2019
Kenne Deinen Fisch!
09.05.2019
Leben ohne Altern
09.05.2019
Lebensraum Käse
09.05.2019
Domino im Urwald
09.05.2019
Trend-Hobby Imker
09.05.2019
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung