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Ein internationales Forschungsteam mit der Beteiligung von Wissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) veröffentlicht die Genomsequenz der Perlhirse in der renommierten Fachzeitschrift Nature Biotechnology als wichtige Resource zur Anpassung von Kulturpflanzen an den Klimawandel und verdeutlicht damit die grundsätzliche Bedeutung von Genomsequenzen für die Pflanzenzucht zur Bewältigung gesellschaftlicher, umweltbezogener Zukunftsaufgaben.
Die weltweiten Temperaturen werden sich in diesem Jahrhundert vermutlich durchschnittlich auf bis zu 6°C erhöhen. Dieser Temperaturanstieg hat fatale Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Produktivität und beeinträchtigt damit die Ernährung der wachsenden Weltbevölkerung. Unter diesen Vorzeichen ist die Perlhirse (Pennisetum glaucum (L.) R. Br., syn. Cenchrus americanus (L.) Morrone) eine interessante Kulturart, kann sie doch im Gegensatz zu den heute weltweit wichtigsten Nutzpflanzen Mais, Reis und Weizen auch unter sehr trockenen, heißen klimatischen Verhältnissen und auf nährstoffarmen Böden angebaut werden. Die ernährungsphysiologisch wertvolle Perlhirse ist Grundnahrungsmittel für die Bevölkerung arider und semiarider Gebiete Asiens und Afrikas.
„Trotz ihrer landwirtschaftlichen Bedeutung in einigen Regionen der Welt, ist die Perlhirse vergleichsweise ertragsarm und damit wenig interessant für den modernen Landbau,“ erklärt Dr. Yusheng Zhao, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Arbeitsgruppe Quantitative Genetik am IPK in Gatersleben. „Um ihre besonderen Qualitäten zukünftig züchterisch erschließen zu können, wurde gemeinsam mit Kooperationspartnern in Amerika, Asien und anderen europäischen Ländern das Genom einer Perlhirsensorte sequenziert und weitere fast 1000 verschiedenen Genotypen der gleichen Art resequenziert, um einerseits Einblicke in die genetische Struktur und Vielfalt dieser Kulturart sowie deren Entstehungsgeschichte zu erhalten und anderseits Werkzeuge für deren züchterische Verbesserung zu entwickeln.“
Die gemeinsamen Studienergebnisse der Forschenden aus Amerika, Asien und Europa liefern nicht nur die Genomsequenzen von fast 1000 Linien der Perlhirse, sondern geben auch Aufschluss über die genetischen Hintergründe verschiedener landwirtschaftlich interessanter Eigenschaften, u.a. der besonderen Trocken- und Hitzetoleranz der Perlhirse, welche den Einsatz moderner, markergestützter Züchtungsmethoden erlauben. Dieses Wissen könnte angesichts des dringenden Bedarfs an trocken- und hitzetoleranten Kultupflanzen auch für die Verbesserung anderer Arten genutzt werden.
„Unser Beitrag zu der Studie bestand darin, Perlhirsepflanzen mit modernen biostatistischen Verfahren aufzuspüren, welche sich im besonderen für die Hybridzüchtung eignen und somit zu maßgeblichen Ertragssteigerungen bei dieser Kulturart beitragen können, „freut sich Prof. Dr. Jochen C. Reif, Leiter der Abteilung Züchtungsforschung des IPK in Gatersleben. „Die Anerkennung unserer Forschungsarbeit durch die Veröffentlichung der Ergebnisse in der renommierten Fachzeitschrift Nature Biotechnology zeigt, wie wichtig es ist globale Herausforderungen wie die Ernährungssicherung in Zeiten des Klimawandels durch internationale Kooperationen anzugehen.“
Publikation:
Rajeev K Varshney, Chengcheng Shi, Mahendar Thudi, Cedric Mariac, Jason Wallace, Peng Qi, He Zhang, Yusheng Zhao, Xiyin Wang, Abhishek Rathore, Rakesh K Srivastava, Annapurna Chitikineni, Guangyi Fan, Prasad Bajaj, Somashekhar Punnuri, S K Gupta, Hao Wang, Yong Jiang , Marie Couderc, Mohan A V S K Katta, Dev R Paudel, K D Mungra, Wenbin Chen, Karen R Harris-Shultz, Vanika Garg, Neetin Desai, Dadakhalandar Doddamani, Ndjido Ardo Kane, Joann A Conner, Arindam Ghatak, Palak Chaturvedi, Sabarinath Subramaniam, Om Parkash Yadav, Cécile Berthouly-Salazar, Falalou Hamidou, Jianping Wang, Xinming Liang, Jérémy Clotault, Hari D Upadhyaya, Philippe Cubry, Bénédicte Rhoné, Mame Codou Gueye, Ramanjulu Sunkar, Christian Dupuy, Francesca Sparvoli, Shifeng Cheng, R S Mahala, Bharat Singh, Rattan S Yadav, Eric Lyons, Swapan K Datta, C Tom Hash, Katrien M Devos, Edward Buckler, Jeffrey L Bennetzen, Andrew H Paterso4, Peggy Ozias-Akins, Stefania Grando, Jun Wang, Trilochan Mohapatra, Wolfram Weckwerth, Jochen C Reif, Xin Liu, Yves Vigouroux, Xun Xu (2017) Peal millet genome sequence provides a ressource to improve agronomic traits in arid environments. Nature Biotechnology. DOI: 10.1038/nbt.3943 (URL: http://dx.doi.org/)
Mehr Informationen:
Das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben ist eine außeruniversitäre, mit Bundes- und Ländermitteln geförderte Forschungseinrichtung und Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Am IPK forschen und arbeiten mehr als 500 Mitarbeiter/-innen aus über 30 Nationen. Zentrales Anliegen der wissenschaftlichen Arbeiten am IPK ist die Untersuchung der genetischen Vielfalt von Kultur- und verwandten Wildpflanzen und der Prozesse, die zu ihrem Entstehen geführt haben. Daraus abgeleitet erfolgt die Aufklärung der molekularen Mechanismen, die zur Ausprägung und Variation pflanzlicher Merkmale beitragen. Hieraus erwachsende Erkenntnisse ermöglichen die Entwicklung und Anwendung von Strategien zu einer vertieften Charakterisierung und darauf aufbauend zu einer wissensbasierten Nutzbarmachung der in der Genbank vorgehaltenen pflanzengenetischen Ressourcen.
www.ipk-gatersleben.de
Medienkontakt:
Regina Devrient, IPK
Geschäftsstelle des Direktoriums I Öffentlichkeitsarbeit
Tel. +49 039482 5837
E-Mail: devrient@ipk-gatersleben.de
http://dx.doi.org/
http://www.ipk-gatersleben.de
Merkmale dieser Pressemitteilung:
jedermann
Biologie, Tier / Land / Forst, Umwelt / Ökologie
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
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