Genomics

Unser Ansatz ist es, mithilfe von Transkriptom-weiten Expressionsanalysen aus der Gesamtheit aller erfassbaren Gene eine Pflanze diejenigen zu identifizieren, die für züchterisch bzw. ackerbaulich bedeutsame Eigenschaften verantwortlich sind. Während noch bis vor kurzem derartige Analysen vorwiegend über Microarrays erfolgten, hat sich in der Zwischenzeit ein neuer Standard etabliert, die sog. „Next-Generation“-Sequenzierung, die zu einem unverzichtbaren Werkzeug der Transkriptomik geworden ist.

Gene können entweder nur zu einem bestimmten Entwicklungszeitpunkt in einem bestimmten Gewebe aktiv und daher räumlich und zeitlich in ihrer Expression begrenzt sein oder aber sie zeigen z.B. ein Genotyp-spezifisches Expressionsverhalten innerhalb einer Pflanzenspezies. Unterschiede in der Genexpression lassen sich quantitativ erfassen und sind der Ausgangpunkt für die Suche nach Kandidatengenen. Diese müssen dann bioinformatisch auf Ihre vermutete oder belegte Funktion hin geprüft und in nachfolgenden Detailstudien z.B. anhand von q-RT-PCR oder cis- und transgenen Modellsystemen verifiziert werden.

Ursachen für eine dauerhafte oder vorübergehende Veränderung der Genaktivität einer Pflanze können u. a. Umweltfaktoren wie übermäßige Hitze, Kälte, Trockenheit oder Bodenversalzung, aber auch der Befall mit einem Pathogen, wie Pilz oder Bakterium. In der Pflanze werden u. a. Abwehr-Gene aktiviert, welche vor diesen widrigen äußeren Bedingungen oder Angreifern schützen und ein Überleben ermöglichen sollen. Differentielle Genexpression findet sich auch als eine Ursache bei der Resistenzbildung gegenüber Herbiziden im Vergleich zum sensitiven Wildtyp, wobei hier natürlich vorkommende Mutationen durch den Herbizideinsatz selektiert werden.

Phänotypisch äußert sich das in einer mehr oder minder stark ausgeprägten Widerstandsfähigkeit verschiedener Pflanzenspezies. Selbst innerhalb einer Pflanzenspezies existieren oftmals unterschiedliche Grade einer sog. abiotischen oder biotischen Stresstoleranz bzw. Resistenz, die auf eine genetische Variabilität der Streß-abwehrenden Gene zurückgeführt wird. Dies bedeutet, daß unterschiedliche Gen-Varianten (sog. Allele) mehrerer bis vieler Gene zusammengenommen letztlich zu unterschiedlichen Toleranz-Phänotypen selbst bei nahe verwandten Sorten führen können. Diese Gene gilt es zu identifizieren, um sie sich gezielt in der Züchtung nutzbar machen zu können.

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