Germany
August 12, 2025
JKI-Züchtungsforscher Prof. Dr. Benjamin Stich ist Co-Autor einer Fachpublikation in „Nature Genetics“. Die Studie weist die regulatorischen DNA-Sequenzen als bislang ungenutzte Goldgrube für Pflanzenzüchtung und Klimaanpassungsfähigkeit aus.
Die Fachzeitschriften der Nature-Verlagsgruppe zählen zu den Journalen mit den höchsten Impact-Faktoren und eine Veröffentlichung darin, ist ein Maßstab für die hohe Relevanz der erzielten Forschungsergebnisse in der Wissenschafts-Community. Hier geht es zur Publikation: https://www.nature.com/articles/s41588-025-02246-7.
Das Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln hat dazu eine deutschsprachige Presseinformation herausgegeben: https://www.mpipz.mpg.de/5705420/news_publication_25176647_transferred
Hintergrund:
Um zu klären, wie der Genotyp einer Maispflanze den Phänotyp prägt, ist es gut, auf umfassende Gen-Karten der funktionellen Variation an den Bindungsstellen so genannter Transkriptionsfaktoren (cis-Elemente) zugreifen zu können. Die Autoren des Nature-Genetics-Papers haben ein Pan-Cistrom für trockengestressten Mais konstruiert. Um die Unterschiede in der Hoch- und Runterregulation der an der Stressantwort beteiligten Gene sichtbar zu machen wurden die Maispflanzen einmal optimal bewässert und einmal unter Trockenstress gesetzt. So wurden die Genregionen sichtbar gemacht, die einerseits mit der Trockenstressantwort der Pflanze in Verbindung gebracht werden können und andererseits die Unterschiede zwischen toleranten und sensitiven Maislinien für Trockenstress zu identifizieren. Die Studie bietet einen vielversprechenden Ansatz, um bisher verborgene cis-Variationen für genetische Studien und Genomeditierung komplexer Merkmale, wozu eben auch Trockenstresstoleranz zählt, besser zugänglich zu machen.
Wie ist das Autorenteam methodisch vorgegangen?
Die Forschenden quantifizierten haplotypspezifische Transkriptionsfaktor-Fußabdrücke über ein Pangenom von 25 Maishybriden und kartierten über zweihunderttausend genetische Varianten, Bindungs-QTL genannt, die mit dem Auftreten von cis-Elementen verknüpft sind. Drei Beweislinien stützen die funktionelle Bedeutung der Bindungs-QTL:
- Sie stimmen mit zahlreichen bekannten kausalen Loci überein, die die Merkmalsausprägung bestimmen, darunter VGT1, Trehalase1 und das MITE-Transposon in der Nähe von ZmNAC111;
- ihr Fußabdruck ist identisch mit denjenigen der zugehörigen Inzuchtlinien und stimmt mit denjenigen einer anderen Methode, nämlich ChIP-seq, überein;
- Die Aufteilung der genetischen Variation auf verschiedene Genomregionen zeigt, dass Bindungs-QTL mit ca. 70% den Großteil der vererbbaren Merkmalsvariation von 143 Merkmalen erklärte.
JKI’s breeding researcher Benjamin Stich co-authored a paper published in Nature Genetics:
Genetic variation at transcription factor binding sites largely explains phenotypic heritability in maize
Topics
Species
