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Missing Link zwischen Algen und Blütenpflanzen: Das Genom des Mooses Physcomitrella patens ist entschlüsselt

24 Jan 2008 - Was für den Menschen Fruchtfliege und Maus waren, ist für Blütenpflanzen das Moos Physcomitrella patens: Mit der Genomsequenzierung des Kleinen Blasenmützenmooses ist die bis dahin klaffende Lücke zwischen einzelligen Algen und komplexen Blütenpflanzen geschlossen worden. Ein internationales Konsortium von 70 Wissenschaftlern aus 45 Laboratorien, vor allem aus Deutschland, Japan und den USA, hat das Erbgut des Mooses entschlüsselt.
 
Im Dezember 2007 veröffentlichte das Team seine Ergebnisse in Science. Die Sequenzierung erfolgte am Genominstitut des US-amerikanischen Energieministeriums. Klaus Mayer und Heidrun Gundlach, Wissenschaftler am Institut für Bioinformatik des Helmholtz Zentrums München hatten dabei die Aufgabe, sowohl den repetetiven Anteil des Genoms als auch die auf diese Bereiche beruhenden Genomdynamiken detailliert zu analysieren, um Einblick in die Evolution des Genoms zu bekommen.
 
Physcomitrella patens ist das erste sequenzierte Moos und damit zum Modellorganismus geworden: Sie ist eine der wenigen vielzelligen Organismen mit hoch effizienter homologer Rekombination. Genfunktionen können hier gut analysiert werden, weil fremde DNA-Abschnitte einfach und gezielt an bestimmte Positionen im Erbgut des Mooses integriert und spezielle Gene ausgeschaltet werden können.
 
Mit der vollständigen Genomsequenz können evolutive Entwicklungen seit der Trennung von Moosen und Blütenpflanzen vor mehr als 400 Millionen Jahren und der Differenzierung von einzelligen, im Wasser lebenden Algen erforscht werden. Etwa wie es die ersten Landpflanzen geschafft haben, extreme Temperaturschwankungen, Trockenheit, hohe UV-Strahlung und starke Salzbelastung zu tolerieren.
 
Im Blick hat man Möglichkeiten beispielsweise Getreide so zu verändern, dass es resistenter gegenüber längeren Trockenperioden ist: Jene Gene nämlich, die es einst Pflanzen ermöglichten das Land zu besiedeln, könnten heute Getreide helfen, sich besser an Dürreperioden und Hitze anzupassen; ein Vorteil nicht nur für Länder der dritten Welt. Durch Selektion könnte auch Getreide gezüchtet werden, das besonders für die Produktion von Biomasse und Biokraftstoff verwendet werden soll.
 
Erstaunlich ist die Größe des Erbguts von Physcomitrella patens: Es umfasst etwa 36.000 Gene, das sind etwa 50 Prozent mehr als man im menschlichen Genom vermutet, und etwas weniger als 500 Millionen Nukleotide. Dabei sind Moose anatomisch gesehen eher einfach gebaut: Sie haben weder richtige Wurzeln, noch Stamm, Blätter, Blüten oder Samen.