Die Verbesserung von Pflanzeneigenschaften beruht auf der Entdeckung und Kombination spezieller Gensets. Ein multinationales Genom-Projekt zur Identifizierung wichtiger Pflanzengene mit dem Schwerpunkt auf der Modellpflanze Arabidopsis thaliana nähert sich der Vollendung.

Arabidopsis thaliana ist die am besten erforschte Pflanze der Welt. Sie ist eine kleine, krautige Einjahrespflanze aus der Familie der Kreuzblütler und wird seit annähernd einem Jahrhundert in der experimentellen Forschung genutzt. Ende letzten Jahres publizierte eine Gruppe von 200 Wissenschaftlern aus 35 Laboratorien auf der ganzen Welt die DNA-Sequenz - den genetischen Code - für zwei der fünf Chromosomen des winzigen Krautes. Für Ende 2000 wird die vollständige Sequenzierung der anderen drei Chromosomen erwartet.

Die kleine Größe, das schnelle Wachstum und der geringe DNA-Gehalt von Arabidopsis macht sie für genetische Analysen einfach zugänglich. Die große Ähnlichkeit von vielen Arabidopsis-Genen mit Genen entfernt verwandter Feldfrüchte wie Raps, Weizen und Reis machen die Analyse entsprechend spannened. Viele bestimmte Gene in Arabidopsis haben Pendants in Ackerpflanzen, die dieselbe Funktion ausüben. Die Lokalisation und die Aufklärung der Funktion aller Arabidopsis-Gene wird helfen, die Gene in den komplexeren Ackerpflanzen zu identifizieren, welche dieselben Prozesse kontrollieren: ein grundlegender Schritt zu mehr Effizienz und neuen Wegen in der Pflanzenzüchtung.

Die DNA-Sequenz von Arabidopsis und die Rolle einiger Gene zu bestimmen ist allerdings erst der Anfang. Letztendlich hoffen die Wissenschaftler zu verstehen, was jedes der erwarteten 26.000 Gene bewirkt, wie sich das Produkt von jedem Gen verhält und wie die verschiedenen Genaktivitäten zusammenwirken und eine Pflanze bilden. Von der Kenntnis der DNA-Sequenz zu einem Verständnis der Funktion eines jeden Gens im Organismus zu gelangen, ist eine der größten Herausforderungen der modernen Biologie. In den vergangenen Jahren wurde eine Reihe von "high-throughput" Techniken entwickelt, um den Prozess zu beschleunigen. Die Gesamtheit dieser Techniken wurde unter dem Begriff "functional genomics" bekannt.

In den letzten Jahren wurden viele Gene charakterisiert. So wurden zwei Gene entdeckt, die wie "Schalter" die Blütenbildung am Ende der Triebe auslösen. Andere Wissenschaftler erforschen Anwendungsmöglichkeiten von Arabidopsis-Genen, um genau das Gegenteil zu erreichen - das Blühen zu verhindern. Das Ziel ist dabei nicht allein, übertragene Fremdgene an der Ausbreitung auf verwandte wilde Pflanzenarten zu hindern. Für Einjahrespflanzen wie Salat- oder Kartoffelpflanzen ist die Blüte die Phase vor dem Absterben. Mit Beginn der Blüte wird ein Signal zur Einstellung der Photosynthese an die Blätter gesendet. Dieses Signal abzustellen, könnte für die Bauern bedeuten, dass sie die Pflanzen länger wachsen lassen und höhere Erträge einfahren könnten. Denn die Pflanzen müssten keine Energie mehr investieren, um die Blüten zu bilden. Ein Arabidopsis-Gen, "Frigida" genannt, könnte seinem Namen entsprechend wirken - die Blüte zu verhindern, oder sie wenigstens bis nach dem Winter hinauszuzögern.

Zur Zeit herrscht bei über einem Drittel der Pflanzengene Rätselraten über ihre Funktion. Aber es sollte bald möglich sein, die Rolle der meisten Schlüsselgene in den Hauptgetreidearten aufzuklären, wenn die "functional genomics", die für Arabidopsis entwickelt wurden, genutzt werden.

FOOD TODAY 07/2000