Innovative Rechenwerkzeuge liefern neue Einblicke in das polyploide Weizengenom

Eine neue Übersicht unter der Leitung von außerordentlichem Professor Weilong Guo (College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Peking, China) erforscht das polyploide Weizengenom mithilfe neuer Rechenwerkzeuge. Die Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch aBIOTECH.

Brotweizen ist allohexaploid und sein Genom ist etwa 16 GB groß, eines der größten Genome in Nutzpflanzen. Die Analyse derart umfangreicher genomischer Daten, etwa zur Identifizierung genetischer Variationen und zum Verständnis von Genfunktionen, erfordert hohe Kosten sowie robuste und effiziente Rechenwerkzeuge.

Darüber hinaus schränken Polyploidisierung, häufige genomische Varianten und komplexe genomische Ressourcen die Untersuchung der funktionellen Genomik von Weizen weiter ein. Diese Herausforderungen erfordern den Entwurf und die Entwicklung neuartiger Computerwerkzeuge zur Bewältigung komplexer Genome.

Durch die gezielte Untersuchung der einzigartigen Merkmale und Herausforderungen des polyploiden Weizengenoms und die Analyse von Daten auf mehreren Omics-Ebenen haben die Forscher kürzlich eine Reihe genomischer Werkzeuge entwickelt, um genomische Variationen und Genfunktionen aufzudecken. Die Genomdatenbanken bzw. Webserver wurden weiterentwickelt, damit Benutzer bequem und ohne Programmierung auf diese Daten zugreifen können.

Darüber hinaus wird eine Reihe von Schritt-für-Schritt-Beispielen bereitgestellt, um zu veranschaulichen, wie diese Tools oder Datenbanken zur Analyse von Weizenkeimplasmaressourcen und zur Aufdeckung funktioneller Gene und Vorschriften im Zusammenhang mit wichtigen agronomischen Merkmalen verwendet werden können. Die Pipelines und Befehle für die Schritt-für-Schritt-Beispiele sind unter verfügbar http://wheat.cau.edu.cn/resources/tutorial.html.

In der Übersicht werden auch die zukünftigen potenziellen Innovationen bei der Gestaltung genomischer Algorithmen, der Entwicklung von Werkzeugen und dem Aufbau einer Datenbank für Nutzpflanzen mit komplexen Genomen im Hinblick auf genomische Variation, Genentwicklung, Genregulation, Plastizität von Polyploiden und gezielte Züchtung erörtert. Der Einsatz effizienter und leistungsstarker Tools und Datenbanken wird einen Wandel in den Weizenzüchtungstechnologien vorantreiben und dadurch die Entwicklung hochwertiger Weizensorten fördern, um den steigenden Nahrungsmittelbedarf der wachsenden Bevölkerung unter sich ständig ändernden Klimabedingungen zu decken.