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31.10.2019

Weißtannen-Genom-Sequenzierung

Die Weißtanne (Abies alba) gewinnt im Klimawandel als Alternative zur Fichte an Bedeutung; es lag aber bisher keine genaue Beschreibung ihres Genoms vor. Ziele des Projektes waren die Mitarbeit in einem internationalen Konsortium zur Erstellung eines ersten Entwurfes einer Genomsequenz der Weißtanne im Sinne einer "Reference Sequence", dazu Datenerhebung für zukünftige Forschungsprojekte zu österreichischen Tannen, und Bereitstellung der Daten auf Hochleistungs-Computern am BFW. Die erste Genomsequenz einer Tanne (aus der Schweiz) wurde vom internationalen Konsortium veröffentlicht; sie besteht aus 18,17 Gigabasen an DNA, die auf 37 Millionen Teilstücke (scaffolds) verteilt sind. Die Hälfte dieser Bruchstücke (N50) ist länger als 14,05 Kilobasen (Kb). Das Genom wurde ausführlich mit anderen Koniferen-Genomen verglichen. Von den Proteinen konnten 39.420 eine Funktion zugewiesen werden. Der Ansatz in diesem Projekt, mit relativ kleinen Beiträgen zahlreicher Institutionen ein komplexes Genom zu sequenzieren, war sehr erfolgreich. Es kann in Zukunft als Referenz verwendet werden, um Varianten der Gensequenzen in Bäumen aus verschiedenen Klimazonen und Standortsbedingungen zu finden. Eine erste solche Studie wurde zu Genen für die Synthese von Koniferen-spezifischen Fettsäuren, den delta 5 Fettsäuren, im Samen von Tannen durchgeführt. Es wurde messenger RNA isoliert und die Gene für den entscheidenden Schritt bei der Synthese dieser Fettsäuren, die delta 5 Desaturasen, durch Vergleich mit niederen Pflanzen im neuen Weißtannen-Genom gefunden. Eine ganze Genfamilie in Koniferen entspricht offensichtlich diesem Enzym. Teile dieser Gene wurden in den Tannensamen sequenziert. Es wurden einige DNA- und Protein-Sequenzunterschiede gefunden, die möglicherweise mit unterschiedlichen Mengen dieser Fettsäuren in den Samen in Verbindung gebracht werden können. Damit wurde das Potenzial demonstriert, mit der Weißtannen-Referenz-Sequenz funktionelle Unterschiede in Stoffwechselwegen zu finden und damit in Folge mögliche molekulare Anpassungsvorgänge in Waldbäumen aufzuklären.

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