Neue Sequenziermethode von Roche für die Entwicklung widerstandsfähigerer und sichererer Nutzpflanzen

(lifePR) ( Madison, Wisconsin (USA), )
Forscher der Iowa State University, der University of Minnesota, der University of Florida und von Roche NimbleGen (SIX: RO, ROG; OTCQX: RHHBY) haben eine neue Methode zur gezielten Sequenzierung von Bereichen des hochkomplexen Maisgenoms veröffentlicht. Die Methode, die leicht auf andere, auch teilsequenzierte Genome übertragen werden kann, könnte die Entwicklung widerstandsfähiger und sichererer Nutzpflanzen revolutionieren.

Die von Roche NimbleGen und Kooperationspartnern eingeführte Sequence-Capture-Technologie wurde inzwischen in vielen humanmedizinischen Studien eingesetzt. Klassischerweise benötigt man für das Capture-Verfahren sogenannte Blockierungs-DNA, die verhindert, dass die repetitiven Sequenzen im Genom den Capture-Vorgang stören. Blockierungs-DNA ist ein jeweils artspezifisches Reagenz, dessen Herstellung in großen Mengen und hoher Qualität schwierig sein kann. Um dieses Problem zu umgehen, haben Wissenschaftler ein zweistufiges Protokoll ohne Blockierung entwickelt, bei dem im ersten Capture-Schritt ein Array zur Abreicherung der repetitiven Sequenzen eingesetzt wird und im zweiten Capture-Schritt dann die spezifischen Zielbereiche angereichert werden. Mit diesem zweistufigen Protokoll konnte eine Anreicherung um einen Faktor von mehreren Tausend und eine gute Abdeckung der gewünschten Bereiche des Maisgenoms gezeigt werden.

Da die Genome vieler landwirtschaftlich wichtiger Nutzpflanzen sehr groß und hochrepetitiv sind, ist eine Technologie zur Identifizierung und Analyse der interessierenden Bereiche von besonderer Wichtigkeit. Diese Studie zeigt, welche Innovationskraft und Leistungsfähigkeit in der Kombination der NimbleGen Sequence Capture Arrays mit den langen Leseweiten des Genome Sequencer FLX Systems von 454 Life Sciences, einer Tochterfirma von Roche, stecken. Durch die Leseweite von 400 Basen konnten die Forscher sowohl Einzelbasenvariationen finden als auch längere, bislang unbekannte Sequenzen, die im Referenzgenom nicht in den angereicherten Bereichen vorhanden waren. Diese Möglichkeit, unbekannte Sequenzen über die bekannten Nachbarsequenzen zu identifizieren, ist bei einem Genom wie dem Maisgenom von entscheidender Wichtigkeit, wo etwa 15 % des Genoms eine extrem hohe Variabilität zeigen.

"Durch die neue flexible Sequence Capture-Plattform für Pflanzen ergeben sich neue Möglichkeiten zur Untersuchung vieler biologischer Fragen.", sagt Nathan Springer, Associate Professor für Pflanzenbiologie an der University of Minnesota. "So sind jetzt beispielsweise Resequenzierungsuntersuchungen an angereicherten Gensets vorstellbar, mit denen Allelvarianten zur Beeinflussung landwirtschaftlich wichtiger Eigenschaften identifiziert werden können. Die Fähigkeit zur Dokumentation neuer Allelvarianten über SNPs hinaus wird bei Pflanzen mit dynamischen Genomen entscheidend sein."

Patrick Schnable, Baker-Professor für Agrarwissenschaft an der Iowa State University, erklärte: "Erhebliche öffentliche Investitionen in die Genomforschung an Agrarpflanzen haben die Identifizierung der Chromosomenbereiche und Gene zur Kontrolle landwirtschaftlich wichtiger Eigenschaften erleichtert. Mit NimbleGen Sequence Capture können im Pflanzenbau auf einfache Weise wertvolle Daten zur natürlichen genetischen Variabilität dieser eigenschaftsbestimmenden Loki gewonnen werden (sogenanntes Allele Mining). Diese Technologie wird aller Voraussicht nach die Entwicklung von Nutzpflanzen beschleunigen, die widerstandsfähiger gegenüber dem mit dem globalen Klimawandel einhergehenden Umweltstress sind sowie weitere wünschenswerte Eigenschaften haben."

"Neben den offenkundigen Anwendungen in der Landwirtschaft hat diese Technologie auch einen unmittelbaren Nutzen für andere, nicht der Ernährung dienenden Nutzpflanzen wie Bäume im Waldbau oder zur Biokraftstoffherstellung verwendete Gräser wie Zuckerrohr und Chinaschilf. An anderen Pflanzen können außerdem Fragen zum Aufbau des Genoms und zur Evolution von Genen und Genomen untersucht werden. Viele dieser Genome sind sehr groß, selbst verglichen mit dem Maisgenom, und der Großteil der zusätzlichen Sequenzen besteht aus repetitiver DNA. Durch die Möglichkeit zur gezielten Next Generation-Sequenzierung von Genfamilien, Gengruppen oder definierten Bereichen eines Referenzgenoms kann die Variabilität der Gene erforscht werden, die für Eigenschaften verantwortlich sind, die in Forstwirtschaft und Biokraftstoffindustrie eine Rolle spielen.", sagte Brad Barbazuk, Assistant Professor für Biologie an der University of Florida.

Weitere Informationen zu den NimbleGen Sequence Capture Arrays finden Sie im Internet auf www.nimblegen.com.

Weitere Informationen zu 454 Sequencing Systems finden Sie auf www.454.com.
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