Die genomische Landschaft und die Auswirkung von Hintergrundselektion während der wiederholten Domestizierung von Körneramarant

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Stetter
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447506147

Pflanzenpopulationen müssen sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anpassen. Die treibende Kraft für Anpassung sind Mutationen und Rekombination. Während der Einfluss von Punktmutationen in den letzten Jahren detailliert untersucht wurde, wurde dem Einfluss der genomischen Landschaft auf lokale Anpassung weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Es gibt jedoch einige Beispiele, die die Wichtigkeit von Rekombination und „Chromatin Accessibility” (CA) für phänotypische Anpassung zeigen. CA und Rekombinationsraten selbst können sich jedoch verändern. Daher beeinflussen diese Faktoren nicht nur die Anpassung einer Population, sondern werden unter Umständen selbst durch Selektion geformt. Auf populationsgenetischem Level hinterlässt Anpassung ein verändertes Diversitätsmuster auf dem Genom. Nicht nur Gene die direkt unter Selektion stehen zeigen eine reduzierte genetische Diversität, sondern aufgrund von Linkage Disequilibrium, auch neutrale Positionen in der Nähe von funktionalen Regionen. Die Verbreitung solcher Hintergrundselektion ist weitgehend unbekannt, hat jedoch strake Auswirkungen auf die Interpretation von beobachteten Diversitätsmerkmalen. Die Domestizierung von Kulturpflanzen ist ein gutes Modell für die Anpassung von Pflanzen an ihre Umgebung, da Selektionsziele bekannt sind und oft der Vorfahre der angepassten Population oft bekannt und zugänglich ist. Körneramarant wurde dreimal unabhängig voneinander vom gleichen Vorfahren domestiziert. Er stellt daher ein ideales System für die Untersuchung des Einflusses von CA und Rekombination auf die Domestizierung von Kulturpflanzen und die Folgen von Hintergrundselektion dar.In diesem Projekt möchten wir unabhängige rekombinationskarten für jede der drei Körneramarantarten und ihren wilden Vorfahren erstellen. Dies wird uns die Kartierung von Anpassungsmerkmalen und vergleichende Analysen der Rekombinationslandschaft erlauben. Darüber hinaus werden wir mehrere CA-Karten für die verschiedenen Arten und verschiedene Gewebe erstellen, um die Stabilität von CA zu untersuchen. Durch die Kombination von Rekombinations- und Chromatindaten werden wir den Einfluss dieser Faktoren auf die Domestizierung von Kulturpflanzen im generellen untersuchen. Es ist zu erwarten, dass sich sowohl CA als auch die Rekombinationslandschahft während der Domestizierung verändert haben und sich eventuell unterschiedlich in den drei domestizierten Amarantarten angepasst haben.Mit offenem Chromatin als Schätzer für den funktionalen Teil des Genoms und individuellen Rekombinationskarten werden wir die Muster von Hintergrundselektion in Amarant und deren Veränderung während der Domestizierung untersuchen. Wir untersuchen ob sich diese Muster trotz der gemeinsamen Abstammung, zwischen den Körneramrantarten unterscheiden. Unsere Ergebnisse werden neue Erkenntnisse über die Wechselwirkung von genomischer Landschaft und Kulturpflanzenevolution liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen