Neue Erkenntnisse für die Pflanzenforschung
Das internationale Forschungsprojekt „1001 Genome“, das seit 2008 läuft, hat neue Erkenntnisse zur genetischen Vielfalt der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) geliefert. Diese Pflanze, ein beliebtes Forschungsobjekt in der Pflanzenbiologie, weist im Verhältnis mehr genetische Varianten auf als der Mensch. Die Studienergebnisse bilden eine Grundlage für die zukünftige Pflanzenforschung, indem sie ein besseres Verständnis der Gene ermöglichen, die für die Anpassungsfähigkeit von Pflanzen an ihre Umwelt verantwortlich sind.
Unter der Leitung von Prof. Detlef Weigel vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen und Dr. Magnus Nordborg vom Wiener Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie wurden die Genomsequenzen von 1.135 Arabidopsis-Exemplaren veröffentlicht. Diese Pflanzen stammen aus verschiedenen Regionen der nördlichen Hemisphäre. Genetische Unterschiede zwischen Pflanzen von verschiedenen Standorten sind auf ihre ortsgebundene Existenz zurückzuführen. Im Gegensatz zu Menschen und Tieren, die bei Umweltveränderungen abwandern können, müssen Pflanzen andere Anpassungsstrategien entwickeln. Die beobachteten genetischen Unterschiede haben den Pflanzen vermutlich geholfen, sich an ihre jeweilige Umgebung anzupassen.
Die Sequenzierung einer großen Anzahl von Exemplaren im Rahmen des Projekts deckte eine unerwartet hohe Anzahl genetischer Unterschiede auf. Diese übertreffen im Verhältnis die bisher beim Menschen gefundenen Varianten. Zukünftige Studien können diese Ergebnisse nutzen, um Gene zu identifizieren, die beispielsweise den Blühzeitpunkt, die Wurzeltiefe, die Krankheitsresistenz oder die allgemeine Anpassung an spezifische Umgebungen steuern. Somit schafft diese Arbeit eine Basis für die zukünftige Genforschung bei Pflanzen.
Evolutionsgeschichte und Relikt-Populationen der Ackerschmalwand
Die Ergebnisse tragen auch zur Klärung der Evolutionsgeschichte der Ackerschmalwand bei. Durch den Vergleich der sequenzierten Exemplare identifizierten die Wissenschaftler sechs genetisch unterschiedliche Gruppen moderner Arabidopsis-Pflanzen. Die Mehrheit der Exemplare gehört zu einer Gruppe, die sich nach der letzten Eiszeit entwickelte und sich global verbreitete. Diese Verbreitung ist eng mit der Ausbreitung des Menschen und des Ackerbaus verbunden.
Die anderen fünf Gruppen sind quasi die Neandertaler unter den Pflanzen. Sie sind schon vor der letzten Eiszeit entstanden und haben als genetisch unterschiedliche Populationen auf den Kanarischen und Kapverdischen Inseln, auf Sizilien, im Libanon und als große, verstreute Gruppe auf der Iberischen Halbinsel überlebt.
Die Entdeckung dieser Relikt-Populationen, die sich genetisch stark von der Hauptgruppe unterscheiden, wird für zukünftige Studien als nützlich erachtet.