Erstmals hat ein internationaler Zusammenschluss von Forschungslaboren das Genom einer Baumart entschlüsselt, der amerikanischen Balsampappel. Die Wissenschaftler sind damit auch den Genen auf die Spur gekommen, die aus einer Pflanze erst einen Baum machen. Auch die DNA-Sequenz im Chloroplasten dieser Baumart wurde geordnet und katalogisiert.
Pappeln dienen zur Holzerzeugung, verschönern die Landschaft, bieten Vögeln und anderen Lebewesen Unterschlupf, und sind als Charakterbäume der Auwälder Bestandteil der Kulturlandschaft. Sie haben auch den Weg in die Labors der Molekularbiologen gefunden, wo sie als Modell stellvertretend für andere Baumarten dienen. Da sie leicht über Stecklinge vermehrt werden können, ihre Erbmasse relativ klein ist, die männlichen und weiblichen Bäume kontrolliert gekreuzt werden können und sie noch dazu über große Teile der Welt verbreitet sind, bieten sie Vorteile, die etwa Eichen oder Fichten nicht haben.
Genuntersuchung bei Bäumen schwieriger
Wie bei allen Lebewesen besteht auch bei Bäumen die Erbsubstanz in den Zellkernen aus DNA. Die Abfolge der Einzelbausteine dieser DNA bestimmt den Bauplan der Gene. Anders als bei vielen landwirtschaftlich genutzten einjährigen Pflanzen gestaltet sich die Untersuchung solcher Gene bei Bäumen schwierig – man kann ihre Vererbung nicht in jedem Jahr in einer neuen Pflanzengeneration testen. Pappeln kann man allerdings noch etwas leichter kontrolliert bestäuben als andere Baumarten.
Die Untersuchung von Nachkommen – jungen Sämlingen – von genau bekannten Eltern war auch notwendig, um die Gene und Chromosomen des jetzt sequenzierten Baumes richtig zu ordnen. Die Analyse der einzelnen Bruchstücke geschieht mittlerweile in fabriksmäßigem Maßstab, wie im vorliegenden Fall im Joint Genome Institute des US Department of Energy in Kalifornien. An der Auswertung dieser Rohdaten war eine ganze Reihe von Wissenschaftlergruppen weltweit, darunter auch ein Wissenschaftler des Forschungszentrums Wald (BFW) in Wien, beteiligt, die jetzt ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Science“ (15. September 2006) der Fachwelt vorstellten.
Irrtum als Auslöser für wissenschaftliche Präzision
Das Chloroplasten-Genom, das unter österreichischer Mithilfe katalogisiert wurde, trägt einen kleinen, aber wichtigen Teil der Gene für die Photosynthese, die Umwandlung von Lichtenergie in Pflanzenmasse. Neu war dabei die bisher unerreichte Präzision, mit der diese Gene bei der Pappel sequenziert wurden. Laut Dr. Berthold Heinze vom Institut für Genetik des BFW ist das eigentlich auf einen unbeabsichtigten Irrtum zurückzuführen: DNA aus den Chloroplasten wurde aus einem Teil des Untersuchungsmaterials nicht vollständig entfernt. Dadurch wurden diese Gene extrem oft mit-sequenziert und lieferten Daten von bisher unbekannter Genauigkeit.
Suche nach Genen geht weiter
Die Suche nach Genen, die speziell nur in Bäumen vorkommen, ist dabei noch nicht zu Ende. Weder kann man sagen, dass Bäume an sich mehr Gene haben als krautige Pflanzen, noch gibt es rein auf Bäume beschränkte Gengruppen: Gene zur Holzbildung zum Beispiel finden sich in allen Pflanzen. Allerdings ist ihre Vielfalt im jetzt sequenzierten Pappelgenom größer als in der einjährigen Modellpflanze Arabidopsis.
(Forschungszentrum Wald (BFW), 15.09.2006 – NPO)
