Neue Erkenntnisse zum Laubmoos Physcomitrella patens
Eine internationale Wissenschaftlergruppe unter der Koordination von Prof. Dr. Ralf Reski von der Universität Freiburg hat die 32.275 proteinkodierenden Gene des Laubmooses Physcomitrella patens beschrieben. Diese Anzahl übertrifft das menschliche Genom um etwa 10.000 Gene.
Moose galten aufgrund ihres einfachen Aufbaus – ohne Wurzeln, Blüten oder Samen – lange Zeit als genetisch unkompliziert. Die Forschungsarbeiten von Reski haben jedoch dazu beigetragen, dass Physcomitrella patens mittlerweile als Modellorganismus in der Grundlagenforschung, Biotechnologie und Synthetischen Biologie anerkannt ist. Das Genominstitut des US-amerikanischen Energieministeriums hat das Physcomitrella-Genom kürzlich als „Flaggschiffgenom“ bezeichnet.
Flaggschiffgenome sollen Informationen liefern, die zur Bewältigung von Herausforderungen durch den globalen Klimawandel beitragen können. Dazu gehören die Verbesserung von Ernteerträgen, die Steigerung der Krankheits- und Insektenresistenz sowie die effizientere Produktion von Biokraftstoffen. Für die aktuelle Studie wurden alle verfügbaren Informationen über das Moosgenom und dessen Transkription gesammelt und bioinformatisch analysiert.
Die Ergebnisse dieser Analyse sind über die Plattform cosmoss.org frei zugänglich, die vom Freiburger Lehrstuhl für Pflanzenbiotechnologie entwickelt und gepflegt wird. Durch die Zusammenführung von DNA- und RNA-Daten konnten die Wissenschaftler nicht nur die 32.275 Proteine kodierenden Gene identifizieren, sondern auch die sogenannten „dunkle Materie des Genoms“ aufklären. Dies sind Regionen der Erbsubstanz, die in kleine nicht-kodierende RNAs, wie microRNAs, übersetzt werden.
Eines unserer verblüffenden Resultate ist, dass 13 Prozent der Physcomitrella-Gene keine eindeutigen Verwandten in einem anderen sequenzierten Organismus haben. Eine tiefere Analyse dieser seltenen Gene wird uns helfen, die verborgenen Schätze des Moosgenoms zu heben. Obwohl wir es unerfreulich finden mögen, dass Moose den Menschen in der Zahl der Gene weit übertreffen, kann gerade diese Tatsache unsere Zukunft sichern.
Ralf Reski leitet den Freiburger Lehrstuhl für Pflanzenbiotechnologie. Er ist Mitglied des Exzellenzclusters BIOSS Center for Signalling Studies und Senior Fellow am FRIAS (Freiburg Institute for Advanced Studies). Zudem ist Reski Mitbegründer des Trinationalen Instituts für Pflanzenforschung TIP und wird ab Oktober Senior Fellow am USIAS (französisches Institute for Advanced Study der Universität Strasbourg).
Originalveröffentlichung der Studie
Die Studie „Reannotation and extended community resources of the non-seed plant Physcomitrella patens provide insights into the evolution of plant gene structures and functions“ von Andreas Zimmer, Daniel Lang et al. (2013) wurde in BMC Genomics 14, 498 veröffentlicht und ist als Open Access Publikation frei verfügbar.