Lead
Apomixis, die asexuelle Fortpflanzung durch Samen, kommt natürlicherweise in ungefähr 500 Pflanzen aus mehr als 40 Familien vor. Seit vielen Jahren gilt die Einführung von Apomixis in Nutzpflanzen, bei denen diese Art der Fortpflanzung nicht vorkommt, als grosses Ziel der landwirtschaftlichen Forschung. Apomixis ermöglicht die Herstellung von Klonen, also Nachkommen die genetisch identisch mit der Mutterpflanze sind. So könnte Apomixis genutzt werden, um Heterosis in Hybridpflanzen zu fixieren. Hybridpflanzen produzieren einen höheren Ertrag und sind widerstandsfähiger, aber der Effekt lässt sich nicht über mehrere Generationen aufrechterhalten. Dies wäre mittels Apomixis möglich und könnte die Landwirtschaft revolutionieren.

Lay summary

In den letzten Jahren hat die Genomforschung enorm viele Fortschritte gemacht, aber das Genom einer apomiktischen Art wurde bisher nicht sequenziert. Ziel dieses Projektes ist es, das Genom der apomiktischen Pflanzen Boechera divaricarpa komplett zu entschlüsseln, um daraus Informationen über die Evolution und die Mechanismus von Apomixis zu erhalten. Boechera ist verwandt mit Arabidopsis thaliana, der Modellpflanze der Grundlagenforschung.

Obschon das Boechera Genom mit 230 Milliarden Basenpaaren für Pflanzen relativ klein ist, hat sich das Entziffern dieses Genoms als enorm schwierig herausgestellt. Dies kommt daher, dass das Genom apomiktischer Pflanzen extrem heterozygot oder sogar aneuploid sein kann. Die bioinformatischen Methoden zum Zusammensetzen von Genomen aus kleinen Sequenzstücken haben damit grosse Mühe und das Genom kann nicht assembliert werden. In dieser Schweizerisch-Russichen Kollaboration werden wir neue bioinformatische Methoden entwickeln, um dieses Problem, das für viele Organismen mit grosser Heterozygosie und nicht nur für Apomikten gilt, zu lösen. Zudem werden zusätzliche genomische Daten erhoben, zum Beispiel durch die Identifikation benachbarter Fragmente mittels neuer molekularer Ansätze, um das Assemblieren zu vereinfachen und das Genom besser zu annotieren.

Das Genom einer apomiktischen Pflanze wird nicht nur neue Erkenntnisse über die Mechanismen der Apomixis ermöglichen, sondern auch Einblicke in die Evoltution von Genomen in der Absenz von sexueller Fortpflanzung gewähren.

Das Projekt befasst sich mit Grundlagenforschung, aber die erwarteten Resultate könnten auch für die angewandte Forschung von Bedeutung sein. Heutzutage nutzen die meisten Subsitenzbauern keine  Hybridpflanzen, da sie deren Samen nicht von Jahr zu Jahr aufbewahren können. Apomixis würde dies ermöglichen und könnte so einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Lebensumstände von Kleinbauern in Entwicklungsländern leisten.