Das Genom-Analysezentrum gibt einen wichtigen Meilenstein bei der Weizenforschung bekannt

NORWICH, England, November 12, 2015 /PRNewswire/ --

Eine komplexere und genauere Weizengenomzusammensetzung wurde von den Forschern des Genome Analysis Centre (TGAC) am 12. November 2015 vorgestellt. Diese bahnbrechende Ressource baut auf internationalen Bemühungen in diesem Bereich auf und kann Weizenzüchtern bei der Beschleunigung ihrer Erntehilfsprogramme helfen und Forschern die Entdeckung von Genen für Schlüsseleigenschaften wie Ertrag, Nährstoffgehalt und Brotbackeigenschaften ermöglichen. Da Weizen eine der wichtigsten Feldfrüchte der Welt ist, können die neuen Genomressourcen zur Absicherung der zukünftigen Nahrungsmittelversorgung beitragen.   

Das Weizengenom ist jetzt in wenigere und größere DNA-Blöcke aufgeteilt und deckt Bereiche ab, die von früheren Zusammensetzungen nicht erreicht wurden, wie komplizierte, stark repetitive Bereiche, die über 80 Prozent der DNA-Sequenzen bilden. "Des Weiteren", so Matt Clark, Gruppenleiter beim TGAC (Co-Hauptprüfer bei diesem Projekt), der die Sequenzierungsarbeiten leitete, "hat Weizen ein sehr breites und komplexes Genom, das aus der Hybridisierung von drei eng verwandten Gräsern entstammt, von denen jedes selbst ein breites Genom aufweist. Dies war ein komplexes Problem, das die Wissenschaftler für etliche Jahre beschäftigte."

Das Erreichen dieses Meilensteins ist intensiven Bemühungen in Großbritannien zu verdanken, Weizengene zu identifizieren und Einsichten in die Verbindungen zwischen ihnen zu gewinnen, um Zuchtprogramme zu fördern.

Bei dieser neuesten Entwicklung mussten Milliarden von Basen sequenziert werden, und die Zusammensetzung, ein gigantisches Puzzle mit Milliarden von Teilen, die alle ziemlich gleichartig sind, benötigte drei Wochen auf einem der größten Supercomputer im UK, der speziell für die Arbeit mit Weizen konfiguriert war

Zum Aufbau der Zusammensetzung des Weizengenoms nahm Bernardo Clavijo, Teamleiter für Algorithmen-Forschung und -Entwicklung beim TGAC, weitreichende Änderungen an einer Software mit der Bezeichnung DISCOVAR vor, die vom Broad Institute, Cambridge USA entwickelt und vorher für spezielle Anwendungen bei der Zusammensetzung des menschlichen Genoms verwendet wurde, in Zusammenarbeit mit Federica Di Palma, Director of Science des TGAC and Visiting Scientist am Broad Institute. Um bei der Zusammensetzung die gesamte Komplexität der DNA-Sequenz beizubehalten, nahm er eine Reihe von wesentlichen Veränderungen an der Software vor: "Wir konzentrierten unseren Ansatz auf eine maximale Abdeckung des Genoms durch die Abgrenzung von Wiederholungen. Wir achteten sehr darauf, neu generierte qualitativ hochwertige Eingabedaten zu verwenden."

Diese Fortschritte bedeuten, dass die Software jetzt mit hoher Geschwindigkeit und Präzision verschiedene Weizengenome zusammensetzen kann. Das bereitet den Weg zur raschen Generierung brauchbarer Zusammensetzungen zahlreicher Weizensorten - ein wesentlicher Schritt für Zucht und Forschung. Mike Bevan vom John Innes Centre (JIC) (Co-Hauptprüfer), sagte: "Die Fähigkeit zur Sequenzierung und Zusammensetzung zahlreicher Weizengenome überwindet effizient größere Hindernisse bei der Verbesserung von Weizenernten. Wir sind jetzt in der Lage, genetische Variationen von angestammten Weizensorten für neuartige Ernteverbesserungen zu verwenden."

Ksenia Krasileva, Gruppenleiterin beim TGAC und TSL, die eine erste Beurteilung der Zusammensetzungen vorgenommen hatte, sagte: "Eine der komplexesten und größten Gruppen von Genen bei Weizen sind diejenigen, die zum Nährstoffgehalt und zur Eignung des Getreides zum Backen beitragen. Diese sind alle in vollständigen Kopien des Genoms vorhanden und weisen darauf hin, dass andere, schwierig zusammenstellende Gene ebenfalls akkurat vertreten sind."

Steve Visscher, Deputy Chief Executive des Biotechnologischen und biowissenschaftlichen Forschungsrates (BBSRC), der das Projekt finanzierte, erläuterte: "Der BBSRC ist hocherfreut, einen wichtigen Beitrag zu dieser G20-gesponserten international Wheat Initiative zu leisten. Zahlreiche Forschungsgruppen tragen zu den weltweiten Forschungsunternehmungen bei, eine vollständig und ausgerichtete Weizengenomsequenz zu entwickeln, den Reichtum der genetischen Diversität von Weizen zugänglich und verständlich zu machen, um die Weizenerträge zu steigern, die Toleranz von Weizen gegenüber Belastungen, Pathogenen und Schädlingen zu erhöhen und die Nachhaltigkeit der Weizenproduktion zu steigern. Es ist kennzeichnend, dass für diesen bedeutenden Schritt bei der Entschlüsselung des komplexen Weizengenoms, das fünfmal so groß ist wie das Humangenom, spezielle Software angepasst wurde, die ursprünglich für die Zusammensetzung des Humangenoms entwickelt wurde."

Die frühzeitige Veröffentlichung der Daten als neue Ressource für die weltweiten Weizen forscher und -züchter spiegelt die Gründungsprinzipien der Weizeninitiative des gemeinsamen Nutzens von Daten und die Suche nach Synergien durch Kooperation wider, um die große globale Herausforderung der Ernährung einer Weltbevölkerung von 10 Milliarden Menschen (so die Schätzungen für 2050) zu bewältigen. Die Daten stehen für Sequenzrecherche (BLAST) auf der Grassroot Genomics Plattform des TGAC ab dem 12. November 2015 zur Verfügung. Der vollständige Datensatz mit den identifizierten Genen wird Ende 2015 in der European Bioinformatics Institute's (EBI) Ensemble Database veröffentlicht. Das ist in wesentlicher Meilenstein bei dem vom BBSRC finanzierten Forschungsprojekt "Triticeae Genomik für nachhaltige Landwirtschaft" in Kooperation mit dem TGAC, JIC, dem Europäischen Bioinformatik-Institut und Rothamsted Research.

Das TGAC wird strategisch vom BBSRC finanziert und arbeitet an den nationalen Fähigkeiten zur Förderung der Anwendung von Genomik und Bioinformatik zur Weiterentwicklung der biowissenschaftlichen Forschung und Innovation.

Die BLAST-Sequenzrecherchen stehen ab dem 12. November 2015 unterhttp://www.tgac.ac.uk/grassroots-genomics/ zur Verfügung.

Redaktionelle Hinweise 

Über das TGAC 

Das Genom-Analysezentrum (TGAC) ist ein weltweites Spitzenforschungsinstitut; das sich auf die Entwicklung von Genomik und Bioinformatik konzentriert. Das TGAC hat seinen Sitz im Norwich Research Park und erhält strategische Finanzierung vom biotechnischen und biowissenschaftlichen Forschungsrat (BBSRC) - 7,4 Mio. £ für 2013/14 - sowie Unterstützung von anderen Forschungssponsoren. Das TGAC ist eines von acht Instituten, die strategische Finanzierung vom BBSRC erhalten. Das TGAC arbeitet an den nationalen Fähigkeiten zur Förderung der Anwendung von Genomik und Bioinformatik zur Weiterentwicklung der biowissenschaftlichen Forschung und Innovation.

Das TGAC verfügt über die neuesten DNA-Sequencing-Anlagen, die einzigartig bei ihrem Betrieb von vielfachen komplementären Technologien zur Datengenerierung sind. Das Institut ist eine UK-Drehscheibe für innovative Bioinformatik durch Forschung, Analyse und Auswertung von multiplen, komplexen Datensätzen. Es beherbergt eine der größten Computer-Hardware-Anlagen, zur Forschung im Bereich Life Science in Europa. Es ist zudem aktiv beteiligt an der Entwicklung von neuen Plattformen zur Gewährung von Zugriff auf Informatiktools und Verarbeitungskapazitäten für zahlreiche akademische und industrielle Nutzer und zur Förderung von Anwendungen in der Bioinformatik. Zusätzlich dazu bietet das Institut ein Schulungsprogramm über Kurse und Workshops, und ein Öffentlichkeitsarbeits-Programm für Schulen, Lehrer und die allgemeine Öffentlichkeit über Dialog und wissenschaftliche Kommunikation. http://www.tgac.ac.uk

Über BBSRC
Der Rat für Biotechnologie und Biowissenschaften (BBSRC) investiert in biowissenschaftliche Forschung und Weiterbildung auf allerhöchstem Niveau im Auftrag der britischen Öffentlichkeit. Unsere Ziele sind die Weiterentwicklung der wissenschaftlichen Kenntnisse, die Förderung von Wirtschaftswachstum und Wohlstand, die Schaffung von Arbeitsplätzen und die Verbesserung der Lebensqualität im UK und darüber hinaus.

Der von der Regierung finanzierte, BBSRC investierte 2014-15 über 509 Mio. £ in Biowissenschaft auf Weltklasseniveau, und ist der führende Sponsor im Bereich Weizenforschung im UK (über 100 Mio. £ Investitionen in die britische Weizenforschung in den letzten 10 Jahren). Wir unterstützen Forschung und Weiterbildung in Universitäten und strategisch finanzierten Instituten. Die Forschung des BBSRC und die Menschen, die wir finanzieren, helfen der Gesellschaft bei der Meisterung schwieriger Herausforderungen, darunter Nahrungsmittelsicherheit, umweltfreundliche Energie und eine längere Lebenserwartung bei besseren gesundheitlichen Bedingungen. Unsere Investitionen untermauern wichtige wirtschaftliche Sektoren im UK, wie Landwirtschaft, Ernährung, industrielle Biotechnologie und Pharmazeutik.

Weitere Informationen über den BBSRC, unsere Wissenschaft und unsere Auswirkungen finden Sie auf: http://www.bbsrc.ac.uk. Weitere Informationen über vom BBSRC strategisch finanzierte Institute siehe: http://www.bbsrc.ac.uk/institutes

Über das John Innes Centre
Unsere Mission ist es, durch innovative Forschung Kenntnisse über Pflanzen und Mikroorganismen zu erlangen, Wissenschaftler für die Zukunft auszubilden, unsere Kenntnisse über die Diversität der Natur zum Nutzen von Landwirtschaft, Umwelt, Gesundheit und Wohlbefinden der Menschen einzusetzen und uns mit politisch Verantwortlichen sowie der Öffentlichkeit zu engagieren.

Um diese Ziele zu erreichen, setzen wir uns bahnbrechende langfristige Forschungsziele in der Mikrobiologie und Pflanzenkunde, schwerpunktmäßig im Bereich der Genetik. Zu diesen Zielen gehören die Förderung der Umsetzung der Forschung durch Partnerschaften zur Entwicklung verbesserter Nutzpflanzen und zur Herstellung neuer Produkte aus Mikroorganismen und Pflanzen für die menschliche Gesundheit und weitere Anwendungen. Wir schaffen zudem neue Ansätze, Technologien und Ressourcen, die die Forschung weiterentwickeln und der Industrie bei der Herstellung neuer Produkte helfen. Die Kenntnisse, Ressourcen und vielseitig ausgebildeten Forscher, die wir schaffen, helfen der Gesellschaft weltweit, wichtige Herausforderungen anzunehmen, darunter die Bereitstellung ausreichender und erschwinglicher Nahrungsmittel sowie neuer Produkte für die menschliche Gesundheit und industrielle Anwendungen und die Entwicklung einer nachhaltigen Produktion auf Biobasis.

Das stellt einen fruchtbaren Nährboden für die Ausbildung von Pflanzenkundlern und Mikrobiologen der nächsten Generation bereit, von denen viele industrielle und akademische Karrieren auf der ganze Welt einschlagen.

Das John Innes Centre wird strategisch vom  Rat für biotechnologische und biowissenschaftliche Forschung (BBSRC) finanziert. In den Jahren 2014-2015 erhielt das John Innes Centre insgesamt 36,9 Mio. £ vom BBSRC.

Über das Sainsbury Laboratory
Das Sainsbury Laboratory (TSL) ist ein weltweit führendes Forschungszentrum, das sich auf fundamentale Erkenntnisse über Pflanzen und deren Interaktionen mit Mikroben konzentriert. Das TSL bietet nicht nur grundlegende biologische Einblicke in Interaktionen zwischen Pflanzen und Pathogenen, sondern bietet auch neue Lösungen auf Genombasis, die Verluste durch Krankheiten bei Nahrungspflanzen erheblich reduzieren. TSL ist ein unabhängiges gemeinnütziges Unternehmen, das von der Gatsby Charitable Foundation  strategisch finanziert wird, wobei die Gelder aus Zuschüssen und Wettbewerbsfonds von einigen öffentlichen und privaten Körperschaften stammen, darunter die Europäische Union (EU), der Rat für biotechnologische und biowissenschaftliche Forschung (BBSRC) sowie kommerzielle und gemeinnützige Organisationen http://www.tsl.ac.uk

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
Hayley London
Marketing & Communications Officer, The Genome Analysis Centre (TGAC)
T: +44(0)1603-450107
E: [email protected]