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22.08.2014

Rapsgenom offenbart Details der Arten-Entstehung

Ein weiterer grüner Genom-Riese ist entschlüsselt: der Raps. Das entzifferte Erbgut verrät Details über die Entstehung der Nutzpflanzen-Arten.

Das Rapsgenom ist vollständig entziffert und analysiert. Die Daten offenbaren Details der Artenstehung.
Das Rapsgenom ist vollständig entziffert und analysiert. Die Daten offenbaren Details der Artenstehung.

Nach dem Weizengenom haben Pflanzengenetiker nun auch das komplexe Genom einer weiteren wichtigen Nutzpflanze vollständig entziffert: den Raps (Brassica napus). Beteiligt waren deutsche Forscher aus Gießen. Die Analyse des Genoms offenbart neue Erkenntnisse über die Entstehung von Kulturpflanzen nach Artkreuzungen. Das Forscherkonsortium berichtet im Fachjournal Science (2014, Bd. 345, Ausg. 6199, S. 950) über die Ergebnisse. Der deutsche Anteil an dem Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderinitiative „Pflanzenbiotechnologie der Zukunft“ unterstützt.


Raps ist mit einem Anteil von 15 Prozent an der Pflanzenöl-Weltproduktion die zweitwichtigste Ölsaat nach Soja. Rapsöle werden nicht nur für die Herstellung von Speiseölen und Biodiesel verwendet. Andere Anwendungen liegen in der Seifen-, Waschmittel- und pharmazeutischen Industrie, weiterhin lässt sich Rapsöl für die Herstellung von Kunststoffen und Schmierölen einsetzen. Raps mit dem wissenschaftlichen Namen Brassica napus ist eine relativ junge Kulturpflanze, die nach Ansicht von Züchtungsforschern erst vor wenigen Jahrhunderten auf den Plan trat.  Das Besondere: Es sind keine wilden Verwandten bekannt. Raps ist ursprünglich aus einer zufälligen Kreuzung der Pflanzenarten Rübsen (Brassica rapa) und Kohl (Brassica oleracea) hervorgegangen.

Ölsaat mit komplexem Doppel-Genom

Die Spuren dieser Vereinigung kann man heute noch erkennen: Das Erbgut im Zellkern enthält die kompletten Genome beider Pflanzen in leicht veränderter Form. Raps besitzt also zwei unterschiedliche Chromomensätze in doppelter Ausführung. Das gesamte Erbmaterial von Raps zu entschlüsseln, ist komplex und erfordert nahezu doppelten Aufwand. Das gesamte Rapsgenom umfasst etwa 1300 Megabasen (Mb), das ist ungefähr zehnmal so groß wie das Erbgut der Modellpflanze Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana. Nun ist es einem internationalen Konsortium unter der Federführung von französischen Pflanzenforschern nach jahrelanger Arbeit gelungen, das Genom vollständig zu entziffern und zu analysieren. Forscher um Birgit Samans und Rod Snowdon von der Justus-Liebig-Universität Gießen waren an den Studien beteiligt. Die Forschung wurde durch das BMBF im Rahmen des Förderprojekts „PreBreedYield“ in der Förderinitiative „Pflanzenbiotechnologie für die Zukunft“ unterstützt.

Mehr als 100.000 Gene

Die Daten offenbaren: der Raps behielt bislang fast alle Genkopien seiner beiden Elternspezies und bringt es so auf rund 101.000 Gene. Da beim Raps viele Genfunktionen aufgrund der Genomdopplung mehrmals vorhanden und somit überflüssig sind, besteht hier ein großes Potenzial zur Änderung und Anpassung durch vorteilhafte Mutationen. So lösen zum Beispiel ungenaue Chromosomenpaarungen, die beim Raps durch die Genomdopplung häufig vorkommen, Mutationen aus – und beschleunigen so die Evolution. Viele für die heutige Nutzung des Rapses wichtige Eigenschaften wurden unmittelbar nach der Artentstehung durch den Austausch von Chromosomenstücken gebildet. So konnte sich eine Pflanze, die mit extrem geringer genetischer Vielfalt entstanden ist, in kürzester Zeit an diverse geographische und agrarökologische Extreme anpassen und sich dort behaupten. Die Kenntnisse aus der Genom-Sequenzierung haben vor allem für die Züchtung neuer Ölrapssorten mit besserer Umweltverträglichkeit und erhöhtem Ertrag eine große Bedeutung.

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