18. September 2016 Polyploidisierung ist ein weit verbreitetes Phänomen im Laufe der Evolution im Pflanzenreich. Alltäglich wird besonders in blühenden Pflanzen die Polyploidie als definierendes Merkmal aller Angiosperm-Genome während ihrer Evolution wahrgenommen und spielt eine wesentliche Rolle bei der Speziation und der genomischen Plastizität. Die Brassica-Gattung enthält eine vielfältige Auswahl an Ölsaaten- und Gemüsekulturen, die für die menschliche Ernährung wichtig sind. Zu den Kulturen von besonderer landwirtschaftlicher Bedeutung gehören drei diploide Arten, Brassica rapa (AA), Brassica nigra (BB) und Brassica oleracea (CC) und drei allopolyploide Arten, B. napus (AACC), B. juncea (AABB) und Brassica carinata (BBCC). Die evolutionären Beziehungen zwischen diesen Brassica-Arten werden durch das sogenannte „Dreieck des U“ -Modells beschrieben, das vorschlägt, wie die Genome der drei angestammten Brassica-Arten, B. rapa, B. nigra und Brassica oleracae kombiniert werden müssen, um die Allopolyploidearten dieser Gattung, B. juncea - durch Hybridisierung zwischen den diploiden Vorfahren von B. rapa und B. nigragebildet, und von spontanen Chromosomengefolgt - zu verdoppeln. Nachfolgende Diversifizierungsauswahl führte dann zu den Gemüse- und Ölnutzungssubvarietäten von B. juncea. Diese Subvarietäten umfassen Gemüse- und Ölsaaten-Senf in China, Ölsaaten in Indien, Rapsanbau in Kanada und Australien sowie Gewürzpflanzen in Europa und anderen Regionen. Die Kultivierung von B. juncea begann in China vor etwa 6000 bis 7000 Jahren und blühte in Indien nach 2300 v. Chr. Das Forscherteam unter der Leitung von Prof. ZHANG Mingfang sammelte ein allopolyploides Brassica-Juncea-Genom durch Schrotflinte und Einzelmolekül-Lesungen, die in genomische und genetische Karten integriert wurden. Die Forscher entdeckten, dass die A-Subgenome von B. juncea und Brassica napus jeweils unabhängige Ursprünge hatten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass A-Subgenome von B. juncea monophyletischen Ursprungs waren und sich zu Gemüse- und Ölnutzungssubvarietäten entwickelten. Homoeolog-Expression dominiert zwischen Subgenomen von Allopolyploid B. juncea, in denen differentiell exprimierte Gene mehr Auswahlpotential als neutrale Gene zeigen. Homoeolog-Expressionsdominanz in B. juncea hat die Auswahl von Glucosinolat- und Lipidstoffwechselgenen in Subvarietätenerleichtert, die als Gemüse und für die Ölproduktion verwendet wurden,. Diese homöomischen Ausdrucksbeherrschungsbeziehungen zwischen Brassicaceae-Genomen haben zur Selektionsreaktion beigetragen und die Richtwirkung der Selektion in einem polyploiden Erntegenom vorausgesagt. Relevante Befunde wurden online in einem Artikel mit dem Titel „The genome sequence of allopolyploid Brassica juncea and analysis of differential homoeolog gene expression influencing selection“ in Nature Genetics veröffentlicht. Diese Forschung hat immense Bedeutung auf dem Gebiet der allopolyploiden Evolution und des landwirtschaftlichen Selektionsverhaltens. Experten weisen darauf hin, dass diese Homöogen-Gene zu neuartigen Merkmalen von Polyploiden beitragen können und auch bevorzugte Ziele für die Verbesserung der Ernte sein können. Das multiuse allopolyploid B. juncea genom bietet ein unverwechselbares Modell, um die zugrundeliegende genomische Basis für die Auswahl in der Zuchtverbesserung zu untersuchen. Diese Erkenntnisse stellen diese Arbeit in den breiteren Kontext der Pflanzenzüchtung ein und heben eine mögliche Verbindung zwischen homöologischer Ausdrucksbeherrschung und Merkmalsverbesserung hervor, die auf andere polyploide Kulturen ausgedehnt werden könnte.
