Ausmaß und negative Nebeneffekte von genomischen Introgressionen von wilden in kultivierte Tomatenarten

• Antragsteller: Professor Dr. Korbinian Schneeberger
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406695473

Seit dem Beginn des letzten Jahrhunderts werden wilden Tomatenallele in die Genome von kultivierten Tomatenarten als sogenannte „Introgressionen“ eingebracht, um wichtige Eigenschaften wie Krankheitsresistenzen oder Fruchtqualität zu verbessern. Als Resultat dieser Züchtungspraxis kann man in fast allen modernen Tomatenlinien genomische Introgressionen von wilden Tomatenarten finden. Während die Gene und deren Funktionen, die ursprünglich die Introgressionszüchtungen motiviert haben, gut beschrieben sind, weiß man wenig über die genaue Größe der Introgressionen, die Anzahl der Gene in ihnen, oder ob es noch zusätzliche, unerwünschte Introgressionen gibt, die nicht ausreichend entfernt wurden. Das alles wurde klar mit der Publikation des ersten und einzigen Tomatenreferenzgenoms, in dem vier Introgressionen gefunden (aber nicht gut beschrieben) wurden und von denen eine Introgression kein einziges bekanntes Gen mit vorteilhafter Funktionen besitzt. Aufgrund ihrer Größe könnten Introgressionen auch ungeplante und unerwünschte Effekte haben. Dokumentierte Berichte beinhalten Beeinträchtigungen von Rekombination aufgrund von genomischen Unterschieden in den Introgressionen und pleiotrope Effekte durch unerwünschte Gene, die sich zusätzlich in den Introgressionen befinden. In diesem Antrag schlagen wir vor die mehr als 600 publizierten Tomatengenome (von 13 verschiedenen Arten) zu benutzen, um den ersten umfangreichen Katalog von Introgressionen von wilden Tomaten in den Genomen von Kultursorten zu erstellen. Hierfür würden wir das erste Tomatenreferenzgenom ohne wilde Introgressionen erstellen und es benutzen, um nach wilden Introgressionen zu suchen und damit den ersten allumfassenden Introgressionskatalog zu erstellen. Basierend auf diesem Katalog würden wir fünf Genome mit den weitverbreitetsten Introgressionen auswählen und ebenfalls assemblieren. Zusätzlich würden wir zwei der Nebeneffekte dieser Introgressionen, namentlich Rekombinationsunterdrückung und Veränderung der genomweiten Genexpression, mit neuesten Technologien analysieren. Die Ergebnisse dieses Projekts umfassen nicht nur wichtige Datenresourcen, die zukünftige Forschung in der Tomatengenetik unterstützen können, sondern bilden auch eine hilfreiche Orientierung für moderne Tomatenzüchtung. Unser Konsortium verbindet zwei Gruppen mit gegensätzlichen Stärken, auf der einen Seite haben wir jahrelange Erfahrung in Tomatengenetik und –evolution und auf der anderen Seite haben wir große Erfahrung mit Hochdurchsatzdatenanalyse und Genomassemblierung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Dr. José M. Jiménez-Gómez