Chinesische Wissenschaftler entziffern Genom des Teebaums. Mit 3,02 Milliarden Basenpaaren ist das Genom des Tees viermal so groß wie das Genom der Kaffeepflanze! Und viel größer als die meisten bisher sequenzierten Pflanzenarten.
Die Teekultur hat weltweit und insbesondere in China eine lange Tradition. Zur Verbesserung der Qualität und Weiterentwicklung des Anbaus untersuchen viele Wissenschaftler die Gene des Teebaums. Chinesische Forscher haben das Genom des Teebaums nun erfolgreich entziffert.
Chinesische Forscher gaben vor kurzem im US-amerikanischen Fachmagazin Molecular Plant bekannt, dass sie das Genom des Teebaums entziffert haben. Der Teebaum ist eine der drei weltweit verbreitetsten Getränkepflanzen. Die Entzifferung soll bei der Erklärung helfen, warum Tee auf der ganzen Welt umfassend verbreitet ist. Darüber hinaus soll die Entzifferung die Hoffnung auf neue Teebaumarten wecken.
Ein Forscherteam unter der Leitung von Gao Lizhi, Forscher des Kunminger Forschungsinstituts für Botanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS), hat bereits im Jahr 2010 das weltweit erste Projekt über das Genom des Teebaums begonnen. Zusammen mit mehreren Instituten, etwa der South China Agricultural University, hat das Team innnerhalb von fünf Jahren die Sequenzierung, Zusammensetzung, Anmerkung und Analyse des Genoms „Yunkang 10“ durchgeführt. Die Forscher erhielten dadurch das weltweit erste Teebaum-Referenzgenom mit hoher Qualität.
Die natürliche Selektion fördert die massive Zunahme der Teebaumgene gegen biotischen und abiotischen Stress, was auch erklärt, warum Teebäume umfassend in verschiedenen biotischen Umwelten in Asien, Afrika, Europa, Amerika sowie Ozeanien gepflanzt und der Tee zu einem globalen Getränk werden konnte.
Transposon-DNA bläht Genom auf
Der Grund für die zahlreichen, sich wiederholenden DNA-Abschnitte ist Transposon-DNA im Genom der Teepflanze. Gao und seine Kollegen schätzen, dass mehr als die Hälfte des Genoms (67 %) aus Transposon-DNA besteht. Transposons sind „springende Gene“, die ihre DNA-Sequenz an verschiedenen Stellen im pflanzlichen Genom kopiert und eingefügt haben. Dieser Vorgang blähte das Genom nicht nur enorm auf, sondern vervielfältigte auch bestimmte Gene, die der Teepflanze Resistenz gegenüber Krankheiten verliehen.
Diese erweiterten Genfamilien haben der Teepflanze wahrscheinlich ihre Fähigkeit verliehen, in verschiedenen Klimazonen und Umweltbedingungen gedeihen zu können. Da viele der Transposon-Kopiervorgänge evolutionsgeschichtlich noch jung sind, mutmaßen die Forscher, dass zumindest einige der Duplikationen als Reaktion auf die Kultivierung der Teepflanze zurückzuführen sind.
Die Pflanzenfamilie Theaceae (Teestrauchgewächse) gliedert sich in insgesamt 119 Gattungen. Trotzdem eignen sich nicht alle Sorten für die Teeproduktion. Mit den Blättern der Kamelie, Camellia oleifera und Camellia chrysantha kann man zum Beispiel keinen Tee produzieren. Gemäß der Analyse spielt der Polyphenol- und Koffeingehalt des Tees eine große Rolle für die Eignung der Blätter zur Teeproduktion.
Die Forscher weisen auch darauf hin, dass die eng verwandten, wilden Sorten des Teebaums, reich an herorragenden neuen Genen sind. Sie gelten deshalb als riesige Fundgrube für die zukünftige Verbesserung der Teequalität. Die Camellia crassicolumna verfügt zum Beispiel über ein enormes Zuchtpotential für eine neue Teebaumart, weil sie viele Tee-Polyphenole und wenig Koffein besitzt.
Quellen: German.people.cn // Pflanzenforschung.de
Researchers Read the Genome in the Tea Leaves
It’s massive—four times that of coffee
There are lots of different kinds of tea—black tea, green tea, white tea, oolong and more. Like coffee and wine, the flavor of tea is shaped by the soil in which tea plants are grown, the variety of the bush, as well as how it is dried and processed. But the biggest factor is something researchers have not had access to until now: the genome of Camellia sinensis.
This species produces almost all of the world’s tea (except for herbal, rooibos tea and that fruit-flavored stuff). As Ben Guarino at the Washington Post reports, researchers from the Kunming Institute of Botany in China recently published the first draft of tea’s genome in the journal Molecular Plant, which will allow scientists to begin reading the tea leaves about, well, tea.
According to a press release, the genome has confirmed some things researchers already suspected. For instance, they believed much of tea’s flavor comes from a flavonoid called catechin. And while all the plants in the genus Camellia can produce catechin and caffeine, the species commonly used for tea (sinensis) expresses those particular genes at a much higher levels. This means its leaves contain more catechin and caffeine, making it the only species suitable for producing tea.
There were some surprises, too. For instance, the genome has over 3 billion pairs, making it four times the size of the coffee genome. That’s likely because the sequence is full of what’s known as “jumping genes,” which can copy themselves and then insert into the genome multiple times. All of that repetition made sorting out the sequence extra difficult. In fact, it took over five years to piece it together.
“Our lab has successfully sequenced and assembled more than twenty plant genomes,” Lizhi Gao, plant geneticist and an author of the study, says in the press release. “But this genome, the tea tree genome, was tough.”
Now that the first draft is finished, Gao says the team will begin double-checking the work and also examine different varieties of tea from around the world to figure out how genes affect flavor. Even as the work continues, the new road map could help cultivators figure out how to breed new tea plants.
The results of the study could not only impact the breeding of tea, but also breeding of other plants used medicinally or in cosmetics, Monique Simmonds, deputy director of science at Kew Royal Botanic Gardens in the UK, tells Helen Briggs at the BBC. “[fusion_builder_container hundred_percent=“yes“ overflow=“visible“][fusion_builder_row][fusion_builder_column type=“1_1″ background_position=“left top“ background_color=““ border_size=““ border_color=““ border_style=“solid“ spacing=“yes“ background_image=““ background_repeat=“no-repeat“ padding=““ margin_top=“0px“ margin_bottom=“0px“ class=““ id=““ animation_type=““ animation_speed=“0.3″ animation_direction=“left“ hide_on_mobile=“no“ center_content=“no“ min_height=“none“][T]he compounds that occur in tea are often associated with the biological properties of plants used medicinally or in cosmetics,” she says.
This is just the latest in stimulating beverage research. In 2014 researchers published the genome of robusta coffee, which makes up about 30 percent of the world coffee market. And in January, scientists published the genome of Arabica coffee, which makes up the other 70 percent of the market.
One of the big hurdles all of these beverages face is climate change, which could impact tea growing regions and is already impacting the flavor of some teas. Coffee, which grows best in certain microclimates, is facing similar pressures. It’s possible that using the new genomes breeders and scientists can produce plants that are able to withstand changing climates, temperatures and emerging diseases.
Let’s hope that’s the case. The quali-tea of our daily caffeine sources depend on it.
Article: By Jason Daley
Quelle: Read more: http://www.smithsonianmag.com/smart-news/teas-genome-published-first-time-180963113/#eEESH8zMHRhKjyMT.99
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