Strukturelle Variation im Rübengenom (BeetSV)

Rüben sind wichtige Kulturpflanzen in Österreich und zahlreichen weiteren Ländern mit gemäßigtem Klima. Zu den kultivierten Rüben zählen die Zuckerrübe, als zweitwichtigster Zuckerlieferant weltweit, sowie Futterrübe, Rote Rübe (in Österreich auch als Rahne bekannt) und Mangold. Die nächsten Verwandten dieser Kulturpflanzen sind wilde Rübenarten, die an den europäischen Atlantikküsten und im Mittelmeerraum heimisch sind. Alle diese Rüben sind miteinander kreuzbar, wodurch Eigenschaften von wilden auf kultivierte Rüben übertragen werden können. Da Kulturpflanzen nur einen Bruchteil der ursprünglichen genetischen Vielfalt der Art enthalten, ist die Untersuchung ihrer wilden Verwandten ein wichtiges Forschungsgebiet. Die Unterschiede zweier Genome können wenige Positionen im Genom betreffen und leicht zu untersuchen sein. Daneben gibt es auch komplexe Unterschiede, die Tausende oder sogar Millionen von Basenpaaren umfassen können, und "strukturelle Varianten" (SVs) genannt werden. Im BeetSV-Projekt werden SVs in den Genomen von wilden und kultivierten Rüben ermittelt und charakterisiert. SVs sind in Pflanzengenomen bisher nicht gut erforscht, obwohl man bereits weiß, dass SVs wichtige Eigenschaften wie Blühverhalten und Krankheitsresistenzen beeinflussen können. Um SVs in Rüben umfassend zu untersuchen, wird ein Datensatz von mehr als 1100 wilden und kultivierten Rüben genutzt, von denen die DNA-Sequenz der Genome bereits vorliegt. Moderne Methoden wie maschinelles Lernen kommen zum Einsatz, um SVs in den Genomen zu identifizieren zu analysieren. Insbesondere wird untersucht, welche SVs charakteristisch für bestimmte Rübengruppen sind, und es wird bestimmt, in welchen Genen SVs vorliegen. Im Fokus stehen besonders solche SVs, die möglicherweise mit Krankheitsresistenzen verbunden sind. Auch die Auswirkungen von Transposons (mobile Segmente innerhalb des Genoms) werden untersucht. Als Ergebnis von BeetSV werden neue Erkenntnise über die Genomstruktur von Rüben und den Einfluss von SVs auf die Evolution des Genoms, insbesondere hinsichtlich Krankheitsresistenzen, erwartet. Das im BeetSV-Projekt erworbene Wissen wird wesentliche Beiträge zur Züchtung von Rübensorten mit erhöhter Stresstoleranz leisten. Verantwortliche Wissenschaftler:innen BeetSV wird gemeinsam von Assoc. Prof. Dr. Juliane Dohm und Univ. Prof. Dr. Heinz Himmelbauer geleitet, beide arbeiten im Insitut für Computergestützte Biologie an der BOKU.