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Göttingen Universität Göttingen: Forscher erhoffen Impuls in der Welternährung
Campus Göttingen Universität Göttingen: Forscher erhoffen Impuls in der Welternährung
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08:00 09.10.2019
Timothy Beissinger arbeitet während der Pflanzphase des Experiments auf einem Traktor. Quelle: r
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Göttingen

Ein internationales Forschungsteam unter Göttinger Leitung habe die neue Methode entwickelt, teilt Andrea Tiedemann von der Pressestelle der Universität mit. „Damit können auch Pflanzenzüchter kostengünstige und nachhaltige Pflanzensorten entwickeln, insbesondere Obst-, Gemüse- und Getreidekulturen.“ Diese Nahrungsmittel würden nicht nur im Alltag „auf unserem Esstisch landen“, sondern global in der Versorgung Vorteile schaffen. „Günstig wie Chips“ lautet das Fazit in der Mitteilung der Uni. Die Ergebnisse seien in der Fachzeitschrift BMC Plant Biology veröffentlicht worden.

Die Wissenschaftler hätten eine erweiterte Form des Tools Genome Wide Association (GWA) genutzt, so Tiedemann. Werden Pflanzen mit GWA untersucht, „messen Forschende typischerweise viele Gruppen von genetisch identischen Pflanzen. Es ist jedoch kostspielig und zeitaufwendig, solche Gruppen von ,Zwillings-Pflanzen’ zu entwickeln: Es kann mehr als sechs Jahre Vorbereitung dauern, bevor eine solche Studie überhaupt beginnen kann. Die neue Technik ist nach dem Vorbild eines oft verwendeten Ansatzes zur Untersuchung menschlicher DNA aufgebaut, bei dem DNA-Proben von Tausenden Individuen, die sicherlich nicht identisch sind, verglichen werden.“

Richtige Gene identifiziert

Die Wissenschaftler wollten herausfinden, ob dieser Ansatz auch bei Pflanzen erfolgreich ist, so Tiedemann. Sie hätten ein Verfahren entwickelt, das die Vorzüge einer GWA-Studie mit „zusätzlichen statistischen Analyseverfahren kombiniert“. Dann hätten sie untersucht, ob ihre Technik die Gene, die für die Pflanzenhöhe verantwortlich sind, „erkennen kann. Dafür pflanzte das Team vier Felder einer frühen Sorte Zuckermais und maß die Höhe der Pflanzen. Sie identifizierten drei Gene aus den potenziellen 39 000 Genen im Maisgenom, die die Pflanzenhöhe kontrollieren“, so Tiedemann. Frühere Studien an anderen Maissorten hätten bestätigt, dass es sich um die richtigen Gene gehandelt habe.

„Wissenschaftler müssen in der Regel eine große Anzahl genetisch identischer Pflanzen messen, um aussagekräftige Ergebnisse zu den entdeckten Genen zu haben“, sagt Prof. Timothy Beissinger, Leiter der Abteilung Zuchtmethodik der Pflanze an der Universität Göttingen. „Wir verwendeten hingegen eine vielfältige Maispopulation und zeigten, dass unser Ansatz funktioniert, ohne auf identische Pflanzen zu setzen.“

„Eine gute Nachricht“

Abiskar Gyawali, Doktorand der University of Missouri (USA) und Erstautor, erklärt: „Dies ist eine gute Nachricht für Forscherinnen und Forscher, die daran interessiert sind, Gene in Pflanzenkulturen zu finden, in denen Inzuchtlinien nicht verfügbar oder zeitaufwendig zu produzieren sind.“

Spannend an dieser Studie sei das „Potenzial unserer Methode“, betont Beissinger. Sie könne die „zum Teil unterfinanzierte Forschung“ an anderen Nutzpflanzen zu ermöglichen. „Durch die Unterstützung von Industrie und Regierung stehen bereits Ressourcen zur Verfügung, um groß angelegte Studien mit Mais durchzuführen. Aber für Wissenschaftler, die die unzähligen Gemüse-, Früchte- und Getreidesorten untersuchen, auf die viele Gemeinschaften angewiesen sind, ist die Finanzierung umfangreicher Studien einfach nicht möglich. Dies ist ein Durchbruch, der eine kostengünstige und schnelle Identifizierung von Gen-Merkmal-Verknüpfungen ermöglichen wird, um die weltweite Ernährung und einen nachhaltigen Anbau von Nahrungspflanzen zu verbessern.“

Originalveröffentlichung: Abiskar Gyawali et al.. Single-plant GWAS coupled with bulk segregant analysis allows rapid identification and corroboration of plant-height candidate. SNPs’ BMC Plant Biology (2019). DOI: 10.1186/s12870-019-2000-y.

Abteilung Zuchtmethodik der Pflanze

Die Pflanzenzüchtung zähle zu den „innovativsten Gebieten der Agrarforschung“, teilen die Wissenschaftler auf ihrer Website der Abteilung Zuchtmethodik der Pflanze an der Universität Göttingen mit. Der Züchtung stehe „ein breites Spektrum moderner Methoden zur Verfügung. „Unser Ziel in Göttingen ist es, diese Methoden in optimaler Weise zu kombinieren. Zur Nutzung unserer genetischen Ressourcen verwenden wir daher sowohl klassische Ansätze (Artkreuzungen, Mutationsauslösung, Quantitative Genetik und Selektionstheorie, Schnellmethoden zur Qualitätsbestimmung, Feldversuche unter konventionellen Bedingungen, unter low-input oder ökologischen Bedingungen) als auch biotechnologische Verfahren (Erzeugung von Haploiden, molekulare Marker, Genomanalyse, Gentechnik), heißt es in der Beschreibung des Forschungsprofils. Leiter der Abteilung ist Tim Beissinger.

Von Stefan Kirchhoff

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