– 170 Teilnehmer –
Organisation:
Prof. Dr. Andreas Graner, Gatersleben, unter Mitwirkung von Martin Ganal, Marion Röder, Uwe Scholz und Nils Stein
Die diesjährige Veranstaltung im IPK war der Nutzbarmachung genetischer Diversität durch neue Ansätze in der Genom-Analyse gewidmet; sie war thematisch in drei Blöcke gegliedert:
(1) Bioinformatik/ Genomic Tools,
(2) Molekulare Marker und Array-Technologie, und
(3) Diversität und ‘Allele Mining’.
Im ersten Abschnitt zur Bioinfomatik schilderte Klaus Mayer (MIPS, Neuherberg) den gegenwärtigen Stand der Arbeiten zur Sequenzierung des Mais-Genoms. Im Gegensatz zu den bisher sequenzierten Modellgenomen stellt im Maisgenom der hohe Anteil repetitiver DNA neue Anforderungen an die Sequenzierungsstrategie. Hierfür wird versucht, die Gen-tragenden Bereiche des Maisgenoms gezielt anzureichern und nur diese zu sequenzieren und zu annotieren. Die Arbeiten bauen in wesentlichen Teilen auf Erfahrungen aus der Sequenzanalyse von Arabidopsis und Reis auf; das unterstreicht die Bedeutung der Modellgenome für die Genomanalyse der Nutzpflanzen.
DNA Marker stellen die Grundlage für die Bearbeitung vielfältiger genetischer und züchterischer Fragestellung dar. Über die Entwicklung und Nutzung einer Software für die computergestützte Analyse von Genomdatenbanken (dbEST) zur Entwicklung von SNP (single nucleotide polymorphism) Markern berichtete Stephen Rudd (GSF, Neuherberg). Der von ihm geschilderte Ansatz steht stellvertretend für die vielfältigen Möglichkeiten, Ergebnisse aus der Genomforschung für angewandte Fragestellungen nutzbar zu machen. Anschließend zeigte E. Paul (Gene Flow Inc., Alexandria, USA), wie das Computerprogramm ‘Gene Flow’ in Zusammenhang mit einer entsprechenden Datenbank die Analyse und Visualisierung von Marker- und Stammbaumdaten ermöglicht. Diese Software ist ein leistungsfähiges Hilfsmittel für die Charakterisierung von Zuchtmaterial, die Kreuzungsplanung und die markergestützte Selektion.
Der zweite Vortragsblock betraf ein zentrales Thema der AG: Molekulare Marker und Array-Technologie. Hier wurde zunächst über den Einsatz von Markern in der Pflanzenzüchtung aus Sicht von Service- bzw. Dienstleistungslabors berichtet. Die Anforderungen reichen von der Entwicklung robuster Marker und der Kostenminimierung bis zur Etablierung von Hochdurchsatzanalysen und dem Aufbau von Marker-Datenbanken (W. Michalek, Planta AG, Einbeck; M. Ganal, TraitGenetics, Gatersleben). Ein Startup-Unternehmen stellte ein neuartiges, Mikroarray-basiertes Verfahren zur SNP-Analyse vor (J. Geistlinger, Array-On, Gatersleben). Über die Forschungsarbeiten im Bereich der Markertechnologien am Centre National de Genotypage in Evry, Frankreich, berichtete Ivo Gut. Dort wird eine ganze Reihe verschiedener Verfahren für mittleren und hohen Durchsatz zur Genotypisierung unterschiedlicher Organismen angewandt. Pro Tag können 60.000 SNPs mit Hilfe der MALDI-TOFF-Technologie analysiert werden. Eine weitere Steigerung des Durchsatzes könnte in Zukunft mittels Minisequenzierung über eine basenspezifische, alkalische Spaltung von DNA-Molekülen mit anschließender massenspektrometrischer Bestimmung der entstandenen DNA-Fragmente erreicht werden.
Zum dritten Programmpunkt Molekulare Diversität und ‘Allele Mining’ trug Antoni Rafalski (DuPont, Wilmington, USA) über Untersuchungen zum Kopplungsungleichgewicht (linkage disequilibrium) und zur Assoziation von SNPs mit agronomischen Merkmalen bei Mais vor. Während sich in Maispopulationen das Kopplungsungleichgewicht nur über kurze Entfernungen (wenige hundert bis tausend Basenpaare) erstreckt, reicht dieses im Zuchtmaterial über mehrere hundert Kilobasen. Das bedeutet, dass möglicherweise eine relativ beschränkte Anzahl von über das Genom verteilten SNP-Markern ausreicht, um in Zuchtmaterial Assoziationen zwischen Markern und Merkmalen zu identifizieren. Im Gegensatz hierzu kann das geringere Kopplungsungleichgewicht in Maispopulationen dazu herangezogen werden, die Assoziation zwischen ausgewählten Kandidatengenen und Merkmalen zu verifizieren. Mit einer entsprechenden Strategie konnten bei der Kartoffel durch Assoziationskartierung in Genbankmaterial bereits erste Kandidatengene für quantitativ vererbte Krankheitsresistenzen identifiziert werden (Christiane Gebhardt, MPIZ, Köln). Silke Möhring (auch MPIZ Köln) stellte die Erfahrungen und Fortschritte bei der SNP-Marker Entwicklung für die Zuckerrübe dar. Karl Schmid vom MPI-CE in Jena beschrieb die Entwicklung und Anwendung von SNP-Markern aus Stress-induzierten cDNA Bibliotheken für die Analyse der Populationsstruktur in diversen Akzessionen der Modellpflanze Arabidopsis. Eine umfangreiche Studie in einer weltweiten Gersten-Sammlung zur genetischen Diversität des Amylase-Gens zeigte, dass der mitteleuropäische Genpool arm an thermostabilen Allelen ist. Die Einkreuzung solcher Allele aus dem asiatischen oder südamerikanischen Genpool könnte zu einer weiteren Verbesserung der Brauqualität führen (L. Malysheva, IPK, Gatersleben). Im Rahmen der markergestützten Genklonierung bei Weizen berichtete Beat Keller, Zürich, über die erfolgreiche Isolierung des Braunrostresistenzgens Lr10 und die Fortschritte bei der Identifizierung des Mehltauresistenzgens Pm3b.
Die Vorträge wurden durch über 50 Posterbeiträge ergänzt, welche die gesamte Bandbreite der Anwendung molekularer Marker von der Genkartierung bis zum ‘functional genomics’ widerspiegelten. In Anknüpfung an die Tradition der vergangenen Tagungen bot auch die diesjährige Veranstaltung wieder eine hervorragende Gelegenheit, sich über die Landesgrenzen hinweg einen Überblick über neueste Entwicklungen zu verschaffen und darüber hinaus eigene Ergebnisse im Kreis von Fachkollegen vorzustellen und zu diskutieren. Wie so häufig war auch diese Tagung zu kurz, um die neuesten Trends und Entwicklungen in allen Facetten zu beleuchten. Die diesjährigen Themenschwerpunkte werden daher noch genug Gesprächsstoff für zukünftige Tagungen der AG bereithalten.
(Die Organisatoren im IPK Gatersleben)