Wie hängen Ploidie-Stufe und repetitive DNA zusammen? Untersuchungen an di-, tetra und hexaploiden Populationen von Orobanche gracilis

• Antragstellerin: Professorin Dr. Susanne Sabine Renner
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 165131375

ZusammenfassungUnterschiedliche Mengen an repetitiver DNA sind der vermutete Hauptgrund für nukleare Genomgrößenunterschiede bei nahe verwandten Arten. Bevor es next-generation-sequencing gab konnte die Menge an unterschiedlichen Typen repetitiver DNA in Genomen nicht effizient verglichen werden, weshalb man noch sehr wenig über evolutionäre Zunahme und Abnahme repetitiver DNA weiß. Innerhalb eines 2-Jahresprojektes haben wir neun 454-sequenzierte Genome von Orobanchaceen unterschiedlicher Lebensformen auf ihre repetitive DNA hin untersucht und dabei gefunden, dass Orobanche gracilis, eine normalerweise tetraploide Art, den höchsten Anteil an repetitiver DNA enthält (60% ihres Genoms), zumeist LTR-retrotransposons. Unsere Hypothese ist, dass sich das durch den Polyploidiserungsvorgang erklärt, denn dieser sollte einen Genomschock dargestellt haben, der zu einer vermehrten Transposon-Aktivität geführt haben könnte. Weiter vermuten wir, dass das vergleichsweise kleine Genom von O. gracilis sich durch genome downsizing erklärt, wie es für polyploide Arten angenommen wird. Um diese Hypothesen zu testen, wollen wir fünf O. gracilis Individuen aus Populationen verschiedener Ploidiestufe (di-, tetra- und hexaploid in Österreich und der Slowakei) mit Illumina-Sequenzierung untersuchen, wobei die vorhandenen 454-Daten ein solches Herangehen ermöglichen. Dieses Projekt untersucht damit zum ersten Mal den evolutionären Gewinn/Verlust von Transposons im Zusammenhang mit Ploidie-Änderungen auf Populationsniveau, eine Frage die u.a. wegen der großen Rolle von Polyploidie bei Pflanzen wichtig ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen