Ein großes internationales Forscherteam hat kürzlich in der Fachzeitschrift Nature die 240 Megabasen lange DNA-Sequenz von Phytophthora infestans veröffentlicht (1), einem robusten Pilz, der als Kartoffelparasit für die große Hungersnot in Irland in den 1840er Jahren verantwortlich war. Man war bisher nicht in der Lage, Kartoffelsorten zu züchten, die gegenüber diesem heimtückischen Pflanzenschädling - sein lateinischer Name bedeutet "Pflanzenzerstörer" -, resistent bleiben. Der Krankheitserreger ist ein sogenannter Ei- oder Algenpilz, ein mit Algen und Kieselalgen verwandter Eukaryont, der durch Sporen über die Luft übertragen wird. Er kann ganze Felder mit Kartoffeln, Tomaten und anderen Pflanzen innerhalb weniger Wochen vernichten. Laut vorsichtigen Schätzungen betragen die Verluste durch die Kraut- und Knollenfäule jährlich etwa 16 % der weltweiten Kartoffelernte (2). Für die USA belaufen sich die Verluste beispielsweise auf 7,7 Milliarden $ bei einem Gesamtwert der amerikanischen Kartoffelernte von 47,2 Milliarden $. Die Sequenzierung dieses Pilzes und die nachfolgende Analyse seines Genoms werden dabei helfen, Einzelheiten über seine biologischen und pathogenen Mechanismen herauszufinden. Dies wird die Entwicklung zuverlässiger, umweltschonender und wirtschaftlicher Bekämpfungsmethoden beschleunigen und einen Einblick in neue Zuchtstrategien geben.
Die jährliche Kartoffelproduktion (300 Mio. t) trägt wesentlich zur Sicherung der weltweiten Nahrungsmittelversorgung bei; nur Weizen (630 Mio. t) und Reis (608 Mio. t) werden in noch größerer Menge produziert (2). Zum einen ist es wichtig, die problematischen Gene zu finden, die für die Infektion zuständig sind, genauso wichtig ist es allerdings, die Gene zu finden, die zur Resistenzbildung beitragen.
Brian J. Haas, einer der Erstautoren, vom Broad-Institut des MIT und der Harvard-Universität, bemerkte: "Der NimbleGen-Service lieferte die Daten, mit denen wir die für die Pathogenese wichtigen Gene identifizieren konnten. Wir haben sie in unserer aktuellen Nature-Veröffentlichung über das Genom des Kraut- und Knollenfäule-Erregers beschrieben. Insbesondere fanden wir eine große Zahl von sogenannten Effektorgenen, die für die Pathogenese entscheidend sind und bislang nicht bekannt waren. Aufgrund ihrer geringen Größe und ungewöhnlichen Struktur sind sie extrem schwer zu finden."
Seniorautor Chad Nusbaum, einer der Direktoren des Genomsequenzierungs- und -analyseprogramms des Broad-Instituts, ergänzte: "Die Technologie von NimbleGen hat Daten generiert, die es uns ermöglichten, die Zielgene mit zeitlich und wirtschaftlich angemessenem Aufwand zu identifizieren."
Die Autoren machten Gebrauch vom flexiblen Aufbau der Arrays von Roche NimbleGen. Sie verwendeten die Daten des neu sequenzierten Genoms zum Aufbau eines eigens angefertigten Genexpressions-Microarrays, mit dem die Expressionsunterschiede von Genen im vegetativen und infektiösen Stadium verglichen wurden. Fast 3 % der etwa 18.000 auf dem NimbleGen Genexpressions-Microarray analysierten Gene wurden während der Infektion mindestens um den Faktor zwei induziert. Manche der induzierten Gene gehören zu Genfamilien, von denen man schon vorher wusste, dass sie eine Rolle bei der Infektion spielen. Ein Beispiel sind Gene der RXLR-Familie, die zur Aufrechterhaltung der Virulenz beitragen, indem sie den Zelltod der Wirtszellen verhindern. Das Verständnis der Funktion der Gene von P. infestans, die für die Kraut- und Knollenfäule verantwortlich sind, und die Entschlüsselung des genetischen Codes des Erregers werden bei der Entwicklung von Methoden helfen, mit denen die Infektion kontrolliert werden kann. So kann die Nahrungsmittelproduktion verbessert und können weltweit Ernteausfälle verringert werden.
(1) BJ Haas, S Kamoun, et al., Nature 2009 September 17; 241: 393-398; doi: 10.1038/nature08358
(2) AJ Haverkort, PC Struik, et al., Potato Res 2009 August 8; 52:249-264; doi: 10.1007/s11540-009-9136-3
Weitere Informationen über Roche NimbleGen finden Sie auf www.nimblegen.com.
Die jährliche Kartoffelproduktion (300 Mio. t) trägt wesentlich zur Sicherung der weltweiten Nahrungsmittelversorgung bei; nur Weizen (630 Mio. t) und Reis (608 Mio. t) werden in noch größerer Menge produziert (2). Zum einen ist es wichtig, die problematischen Gene zu finden, die für die Infektion zuständig sind, genauso wichtig ist es allerdings, die Gene zu finden, die zur Resistenzbildung beitragen.
Brian J. Haas, einer der Erstautoren, vom Broad-Institut des MIT und der Harvard-Universität, bemerkte: "Der NimbleGen-Service lieferte die Daten, mit denen wir die für die Pathogenese wichtigen Gene identifizieren konnten. Wir haben sie in unserer aktuellen Nature-Veröffentlichung über das Genom des Kraut- und Knollenfäule-Erregers beschrieben. Insbesondere fanden wir eine große Zahl von sogenannten Effektorgenen, die für die Pathogenese entscheidend sind und bislang nicht bekannt waren. Aufgrund ihrer geringen Größe und ungewöhnlichen Struktur sind sie extrem schwer zu finden."
Seniorautor Chad Nusbaum, einer der Direktoren des Genomsequenzierungs- und -analyseprogramms des Broad-Instituts, ergänzte: "Die Technologie von NimbleGen hat Daten generiert, die es uns ermöglichten, die Zielgene mit zeitlich und wirtschaftlich angemessenem Aufwand zu identifizieren."
Die Autoren machten Gebrauch vom flexiblen Aufbau der Arrays von Roche NimbleGen. Sie verwendeten die Daten des neu sequenzierten Genoms zum Aufbau eines eigens angefertigten Genexpressions-Microarrays, mit dem die Expressionsunterschiede von Genen im vegetativen und infektiösen Stadium verglichen wurden. Fast 3 % der etwa 18.000 auf dem NimbleGen Genexpressions-Microarray analysierten Gene wurden während der Infektion mindestens um den Faktor zwei induziert. Manche der induzierten Gene gehören zu Genfamilien, von denen man schon vorher wusste, dass sie eine Rolle bei der Infektion spielen. Ein Beispiel sind Gene der RXLR-Familie, die zur Aufrechterhaltung der Virulenz beitragen, indem sie den Zelltod der Wirtszellen verhindern. Das Verständnis der Funktion der Gene von P. infestans, die für die Kraut- und Knollenfäule verantwortlich sind, und die Entschlüsselung des genetischen Codes des Erregers werden bei der Entwicklung von Methoden helfen, mit denen die Infektion kontrolliert werden kann. So kann die Nahrungsmittelproduktion verbessert und können weltweit Ernteausfälle verringert werden.
(1) BJ Haas, S Kamoun, et al., Nature 2009 September 17; 241: 393-398; doi: 10.1038/nature08358
(2) AJ Haverkort, PC Struik, et al., Potato Res 2009 August 8; 52:249-264; doi: 10.1007/s11540-009-9136-3
Weitere Informationen über Roche NimbleGen finden Sie auf www.nimblegen.com.
