Weizen ist eine der wichtigsten Getreidesorten weltweit und Weizenprodukte wie Brot oder Nudeln sind weitverbreitete Grundnahrungsmittel. Wissenschaftler vom Helmholtz Zentrum München und internationale Kollegen haben jetzt die Genomsequenz von Ziegenaugengras (Aegilops tauschii), einem Vorfahren des Brotweizens, entschlüsselt. Ihre Ergebnisse, die eine Optimierung der Weizenqualität und eine bessere Anpassungsfähigkeit an klimatische Bedingungen ermöglichen, haben die Forscher im Fachmagazin „Nature“ veröffentlicht.

Entschlüsselte Eigenschaften kommen Kulturweizen zugute

Klimawandel, Überzüchtung und resistente Schädlinge setzen den Weizenerträgen weltweit zu – und das bei einer stetig wachsenden Weltbevölkerung, also auch einem steigenden Bedarf an Weizenmehl. Ein Vorfahre des heutigen Brotweizens, das Ziegenaugengras, könnte wichtige Eigenschaften im Hinblick auf Brotbackqualität und Widerstandsfähigkeit für den modernen Weizen erbringen. „Das nun vollständig entschlüsselte Genom von Aegilops tauschii dient als Referenz für die Analyse der genomischen Veränderungen im Kulturweizen seit dessen Entstehung“, sagt Klaus Mayer, Leiter der Abteilung Genomik und Systembiologie pflanzlicher Genome (PGSB) am Helmholtz Zentrum München und Honorarprofessor am Wissenschaftszentrum Weihenstephan der Technischen Universität München. Durch die nun zur Verfügung stehende breite Datenbasis über die genomischen Grundlagen wichtiger Merkmale im Ziegenaugengras, wird eine gezielte Züchtung dieser Eigenschaften im Brotweizen wesentlich erleichtert.

Ein komplexes Genom benötigt komplexe Analysemethoden

Aegilops tauschii besitzt ein diploides Genom, bei dem also der Chromosomensatz in doppelter Ausführung vorliegt. Zudem ist es relativ komplex und schwierig zu entziffern. „Die Entschlüsselung und die vergleichende Analyse mit Brotweizen erforderten spezialisierte Tools und ein besonderes Know-How, das wir hier inzwischen erworben haben“, sagt Manuel Spannagl  vom PGSB. Dazu gehören hochleistungsfähige Software und Rechenleistungen sowie Analysestrategien, die auf die komplexen Getreidegenome angepasst sind. „Mit der nun vollständigen Kenntnis des Genoms haben wir detaillierte Einblicke gewonnen und eine erstaunliche Dynamik gefunden, die auf eine beschleunigte Evolution der Art hinweist“, ergänzt PGSB-Mitarbeiter Sven Twardziok.

jmr