Nachweis der Wirkung von Selektion auf Duplizierte Gene mit Hilfe von populationsgenetischen Methoden in kultivierten und wilden Blütenpflanzenarten

• Antragstellerin: Dr. Iris Fischer
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252524989

Viele Studien zeigten, dass Genduplikation und deren Erhaltung eine wichtige Rolle in der Evolution von Genomen spielen. Einige Modelle, die die Dynamik von Duplikationen und deren Erhaltung beschreiben, versuchten eine theoretische Verbindung zwischen Genduplikation und Adaption herzustellen. Mit phylogenetischen Methoden wurden in verschiedenen Pflanzentaxa tatsächlich viele Fälle gefunden, in denen positive Selektion auf duplizierte Gene wirkte. Phylogenetische Methoden liefern belastbare Beweise für positive Selektion über einen langen Zeitraum und/oder wenn sie wiederholt wirkte. Mit solch einer Methode erbrachten meine Kollegen und ich den empirischen Beweis, dass in Genomen von Angiospermen (Blütenpflanzen) positive Selektion häufiger auf duplizierte Gene wirkt als auf nicht-duplizierte Gene. Studien, die mittels populationsgenetischer Methoden nach Beispielen für kürzlich wirkende Selektion suchen, sind allerdings bisher rar. Der Hauptgrund dafür ist die Schwierigkeit, in Genom- und vor allem Transkriptomdaten Allele von Genkopien zu unterscheiden. Jedoch ist eine verlässliche Klassifikation von Allelen und Genduplikaten für populationsgenetische Analysen unerlässlich. Für dieses Projekt möchte ich zuerst eine bioinformatische Pipeline zur korrekten Unterscheidung von Allelen und Genkopien entwickeln. Dafür werde ich bisherige Programme zur Unterscheidung von duplizierten und nicht-duplizierten Genen weiterentwickeln. Als nächsten Schritt werde ich die so generierten Datensätze mittels populationsgenetischer Methoden analysieren. Namentlich möchte ich den ARCAD-Datensatz analysieren. Dieser enthält Transkriptome von kultivierten Pflanzen und Populationen von deren wilden Schwesternarten. So können Gene, die in die Anpassung von Pflanzen involviert sind, identifiziert werden. Dieses Projekt werde ich in der Gruppe von Dr. Nathalie Chantret als Teil des ARCAD-Projektes, welches den ARCAD-Datensatz zur Verfügung stellt, ausführen. Das ARCAD-Projekt verfügt über eine einzigartige Struktur in der viele Wissenschaftler aus verschiedenen Disziplinen (z.B. Bioinformatik, Populationsgenetik, komparative Genomik) zusammen arbeiten. Das gibt mir die Möglichkeit, ein breites wissenschaftliches Netzwerk zu bilden, welches für bei der Durchführung dieses Projekts sehr hilfreich sein wird. Außerdem werde ich mit Hilfe der ARCAD-Bioinformatikgruppe mein Können im Bereich des Programmierens verbessern. Dies wird ebenfalls nützlich für meine weitere Forschung sein, da es mir ermöglichen wird, große Datensätze zu analysieren. Dieses Projekt wird mir zweifellos helfen, mein Wissen und meine Fertigkeiten auf dem interessanten Gebiet der Evolution von Genfamilien in Pflanzen zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeberin: Dr. Nathalie Chantret