Neue molekularbiologische und bioinformatische Methoden in der Unkrautforschung

Abstract

Der zunehmende Einsatz kostengünstiger und zeitsparender Hochdurchsatz-Sequenziertechniken (NGS, next­generation sequencing) ermöglicht die Bearbeitung völlig neuer Fragestellungen sowohl in der Medizin als auch in den Agrarwissenschaften. Die Verfügbarkeit von immer mehr genetischen Daten verschiedener Spezies und der Einsatz neuer molekularbiologischer und bioinformatischer Methoden zu ihrer Verarbeitung verschiebt damit den Blick von einzelnen Genen und Genprodukten hin zum Verständnis von Reaktionen, Interaktionen und ganzen biologischen Systemen.

Damit sind auch ihre Einsatzmöglichkeiten in der Unkrautforschung vielfältig. Untersuchungen des Genoms und Transkriptoms eines Unkrauts können z. B. bei der Identifikation von Genprodukten, die als Zielorte (target-sites) für Herbizide geeignet sind, eingesetzt werden. Genexpressionsanalysen tragen zu einem besseren Verständnis von Herbizidresistenzen (sowohl Zielort- als auch Nicht-Zielortresistenzen) bei. Ferner kann die Sequenzierung des Metagenoms Aufschlüsse über mögliche Interaktionen mit Pflanzen-Mikroorganismen am untersuchten Standort geben.

Stichwörter: Biologische Datenbanken, Bioinformatik, Epigenetik, Exom, Expressionsdatenanalyse, Genom, Hochdurchsatz-Sequenzierung, Transkriptom

New molecular biology and bioinformatics methods in weed research

Abstract

The application of time and cost efficient high-throughput sequencing technologies called NGS, next­generation sequencing enables researchers to tackle completely new problems in medicine as well as in agriculture. The availability of increasing genetics data from various species along with the use of new molecular biology and bioinformatics methods for data handling shifts the focus from single genes or gene products to the understanding of reactions, interactions and entire biological systems.

In weed research the application of these methods is straightforward. The analysis of the genome and transcriptome of a weed can, for instance, lead to the identification of suitable gene products as target-sites for herbicides. Gene expression analyses result in a deeper understanding of herbicide resistance (target-site as well as non target-site resistance). In addition, sequencing the metagenome provides insights into potential interactions with microorganisms in the habitat of interest.

Keywords: Biological databases, bioinformatics, epigenetics, exome, expression analysis, genome, next­generation sequencing, transcriptome