Samstag, 10. Dezember 2016


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Forscher verwenden das 454 Sequencing System zur Erstellung einer vollständigen ersten Version der Genomsequenz von Maniok

(lifePR) (Branford (USA), ) Die Bill & Melinda Gates Foundation unterstützt die nächste Forschungsphase an dieser für die Sicherheit der globalen Nahrungsmittelversorgung so wichtigen Pflanze mit 1,3 Millionen Dollar.

Ein Team von Forschern hat eine erste vollständige Version des Genoms von Maniok (Manihot esculenta) erstellt. Das Projekt ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer Beschleunigung der Forschungsarbeiten an dieser oft für den Eigenbedarf angebauten Feldfrucht und zur Lösung einiger Probleme, mit denen Maniokbauern auf der ganzen Welt zu kämpfen haben.

Die Wurzelknollen der Maniok- Pflanze dienen mehr als 750 Millionen Menschen als tägliche Hauptnahrungsquelle. Die Pflanzen hat eine reihe von Nachteilen: Ihr Nährwert ist gering, und sie ist anfällig für viele Krankheitserreger, besonders in Afrika, wo ein Drittel der Ernte des Kontinents jedes Jahr durch Viruskrankheiten verlorengeht. Eine dieser Krankheiten, die Braunstreifenkrankheit des Manioks (cassava brown streak disease, CBSD), stellt in einigen Teilen Ostafrikas die größte Bedrohung der Sicherheit der Nahrungsmittelversorgung dar.

Als Antwort auf diese Bedrohung, und aufbauend auf der jetzt erhältlichen Genomsequenz des Manioks unterstützt die Bill & Melinda Gates Foundation Forscher der Universität von Arizona mit einem 1,3-Millionen-Dollar-Förderprogramm. Die Forscher werden ein internationales Konsortium leiten, das eine Datenbank mit Genomvarianten des Manioks aufbauen soll. Diese Datenbank wird molekularbiologische Hilfsmittel zur Zucht von besseren Manioksorten liefern, unter besonderer Berücksichtigung einer erhöhten Resistenz gegenüber dem CBSD-Virus.

Dr. Steve Rounsley, Associate Professor an der School of Plant Sciences der Universität von Arizona und Mitglied des BIO5-Instituts, wird das Projekt koordinieren. Partner sind Wissenschaftler des Institute for Genome Sciences der Universität von Maryland in Baltimore, des Joint Genome Institute des US-Energieministeriums (DOE JGI) und 454 Life Sciences, eine Tochterfirma von Roche.

Das Projekt zur vollständigen Sequenzierung des Genoms gewann Anfang 2009 an Fahrt, als sowohl 454 Life Sciences als auch das DOE JGI die Ressourcen zur Verfügung stellten, um auf der Genome Sequencer FLX Plattform mit dem GS FLX Titanium System für lange Leseweiten schnell die benötigten DNA-Sequenzdaten für das Projekt zu generieren. "Dies ist ein perfektes Beispiel dafür, wie schnell es gehen kann, wenn sich alle für ein wichtiges Ziel vereinen. Der Großteil der Daten für das Genom wurde innerhalb der ersten 8 Wochen, nachdem wir das DOE JGI und 454 Life Sciences an Bord geholten hatten, generiert.", sagte Steve Rounsley von der Universität von Arizona, der Leiter des Konsortiums.

Aus mehr als 61 Millionen Einzelsequenzen wurde eine erste Version des Genoms erstellt, die geschätzte 95 % aller Gene des Manioks enthält. Es handelt sich um eines der ersten großen Genomprojekte, dass hauptsächlich auf der Sequenzierplattform von 454 Life Sciences mit langen Leseweiten basiert. Diese Technologie führte sowohl zu einer besseren Qualität der ersten Genomversion als auch zu einem besonders schnellen Ergebnis.

"Wir freuen uns, unsere Sequenziertechnologie für eine so wichtige weltweite Initiative zur Verfügung stellen zu können.", erklärte Michael Egholm, Chief Technology Officer und Leiter von Forschung und Entwicklung bei 454 Life Sciences. "Dieses Projekt zeigt, zusammen mit anderen vor kurzem beendeten Projekten mit komplexen Pflanzengenomen, dass die 454 Sequencing Systeme schnell zum neuen Standard für De-novo-Sequenzierungen und Assemblierungen werden."

Durch die Verfügbarkeit der Genomsequenz kann jetzt im neu geförderten Projekt untersucht werden, worin sich verschiedene Manioksorten unterscheiden. "Durch die Beiträge von 454 Life Sciences und des DOE JGI zur Realisierung der Sequenzierung des Maniokgenoms hat für die Maniokforschung weltweit ein neues Kapitel begonnen. Für die Maniokzucht ergeben sich aufregende neue Möglichkeiten zur Verbesserung eines der Grundnahrungsmittel in Afrika.", sagte Katherine Kahn, Programmverantwortliche der Agricultural Development Initiative der Bill & Melinda Gates Foundation.

Die Forscher werden mit Next-Generation-Technologien viele Manioksorten untersuchen und eine umfangreiche Datenbank mit Markern erstellen, die dann zur Identifizierung von Genen, die mit wichtigen Eigenschaften in Zusammenhang stehen, verwendet werden kann. Das Team wird mit Forschern in Kenia, Uganda und Tansania zusammenarbeiten, um mithilfe dieser genetischen Marker Resistenzeigenschaften gegen die Braunstreifenkrankheit des Manioks zu finden. Alle erzeugten Daten und Hilfsmittel des Projektes werden weltweit frei zugänglich sein.

Die Zucht besserer Manioksorten mit traditionellen Mitteln ist langsam und schwierig. Durch die in Zukunft zur Verfügung stehende große Zahl von Markern können die Zuchtstrategien effizienter werden. Beispielsweise können Merkmale, die erst in ausgewachsenen Pflanzen auftreten, mit einem billigen DNA-Test bereits in Keimlingen identifiziert werden. Da Maniok auch zur Produktion von Industriestärke verwendet wird und zudem als Rohstoff für die Biospritproduktion eingesetzt werden kann, ergeben sich für diese Zuchthilfsmittel weitere kommerzielle Anwendungsfelder. Die wichtigsten Anwendungen werden aber jene sein, die zur Verbesserung der Lebensqualität derjenigen beitragen, die auf Maniok als tägliche Kalorienquelle angewiesen sind.

"Auf Basis des nun vorliegenden Maniokgenoms können wir jetzt kostengünstig und schnell andere Sorten sequenzieren. So erhalten wir tausende kleiner Wegweiser oder Kilometersteine, die uns dabei helfen werden, die entscheidenden Gene zur Verbesserung der Virusresistenz der Pflanze zu finden.", sagte Rounsley.

Dieses Förderprogramm ist Teil der Agricultural Development Initiative der Stiftung, die mit einer Vielzahl unterschiedlicher Partner zusammenarbeitet, um Millionen von Kleinbauern in Entwicklungsländern dabei zu helfen, ihre Ernteerträge zu verbessern, ihr Einkommen zu erhöhen und sich und ihren Familien ein besseres Leben zu ermöglichen. Das Ziel der Stiftung ist die Stärkung der gesamten landwirtschaftlichen Wertschöpfungskette - von Saatgut und Boden über Betriebsführung bis zum Marktzugang -, um nachhaltigen Fortschritt beim Kampf gegen Hunger und Armut zu erreichen.

Die annotierte erste Version der Genomsequenz finden Sie im Internet auf den Phytozome-Webseiten des DOE JGI: www.phytozome.net/cassava.

Weitere Informationen zum 454 Sequencing System finden Sie auf www.454.com.

Nur für biowissenschaftliche Forschungszwecke. Nicht als diagnostisches Verfahren geeignet.
454, 454 SEQUENCING, 454 LIFE SCIENCES und GS FLX TITANIUM sind Marken von Roche.

Roche Diagnostics GmbH

Roche, mit Hauptsitz in Basel in der Schweiz, ist ein weltweit führendes, forschungsorientiertes Healthcare-Unternehmen in den Bereichen Pharma und Diagnostika. Als weltweit größtes Biotech-Unternehmen trägt Roche mit innovativen Produkten und Dienstleistungen, die der Früherkennung, Prävention, Diagnose und Behandlung von Krankheiten dienen, auf breiter Front zur Verbesserung der Gesundheit und Lebensqualität von Menschen bei. Roche ist der weltweit bedeutendste Anbieter von In-vitro-Diagnostika sowie von Krebs- und Transplantationsmedikamenten, nimmt in der Virologie eine Spitzenposition ein und ist ferner auf weiteren wichtigen therapeutischen Gebieten aktiv, darunter Autoimmun-, Entzündungs- und Stoffwechselkrankheiten sowie Erkrankungen des zentralen Nervensystems. 2008 erzielte die Division Pharma einen Umsatz von 36,0 Milliarden Schweizer Franken und die Division Diagnostics Verkäufe von 9,7 Milliarden Franken. Roche unterhält Forschungs- und Entwicklungskooperationen und strategische Allianzen mit zahlreichen Partnern - hierzu gehören auch Mehrheitsbeteiligungen an Genentech und Chugai - und investierte im Jahr 2008 fast 9 Milliarden Franken in die Forschung und Entwicklung. Roche beschäftigt weltweit rund 80.000 Mitarbeitende. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter www.roche.com.

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