Erstellung einer Chromosomenkarte für Spirodela polyrhiza, Chromosomenhomöologie und Karyotypevolution bei den aquatischen, weitgehend asexuellen Lemnoideae, einer basalen Monocot-Gruppe von potenzieller ökonomischer Bedeutung

• Antragsteller: Professor Dr. Ingo Schubert
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 256417479

Die monophyletische Subfamilie Lemnoideae, innerhalb der Monocotylen-Ordnung Arismatales, umfasst fünf Gattungen mit insgesamt 37 Arten kleiner, phänotypisch ähnlicher, freischwimmender neotäner Organismen mit sehr kurzer vegetativer Vermehrungsdauer. Deshalb wurden einige Arten für Biomasse-Produktion zur Energiegewinnung, zur Tierfütterung und gleichzeitig zur biologischen Gewässerreinigung in Betracht gezogen. Das Genom von Spirodela polyrhiza ist unlängst als Referenzgenom für die Lemnoideae sequenziert worden. Wir haben eine kleine Genomgröße (158 Mbp/1C) und 2n=40 Chromosomen für diese Art bestätigt. Ziel des Projektes ist die Aufklärung der genetischen Zusammensetzung, Diversität und der Evolution der Karyotypen von S. polyrhiza und weiterer 8-10 repräsentativer Arten aus allen fünf Gattungen. Aufgrund der seltenen sexuellen Vermehrung und fehlender genetischer Karten sollen die genomischen Contigs von S. polyrhiza (die von uns bestätigt bzw. korrigiert wurden) cytogenetisch in 20 den Chromosomen entsprechende Kopplungsgruppen eingeordnet werden. Anschließend wird mittels comparative chromosome painting auf der Basis Chromosomen-umspannender BAC-Pools von S. polyrhiza die Chromosomenhomöologie und Karyotypevolution (inter- und intrachromosomale Umbauten, Ploidiemutationen) zwischen natürlichen Klonen von S. polyrhiza und anderen Lemnoideae-Arten mit unterschiedlichen Genomgrößen und/oder Chromosomenzahlen sowie unterschiedlicher Körpergröße und unterschiedlichem Neotänisierungsgrad studiert. Dieser vergleichende Ansatz ist deutlich weniger aufwendig als potentielle Alternativen, erhellt der Grad der genetischen Diversität zwischen vegetativen Klonen und führt zu einer soliden Ausgangsbasis für zukünftige Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung an dieser wenig erforschten Gruppe potentieller Kulturpflanzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen