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Die zwei Gesichter des Jekyll Gens

Aktivität des Jekyll-Promoters visualisiert durch Jekprom: GFP (grünes Signal).
Aktivität des Jekyll-Promoters visualisiert durch Jekprom: GFP (grünes Signal). Stefan Ortleb & Twan Rutten

Artgruppen- oder artspezifische Gene können wichtige genetische Veränderungen innerhalb von Abstammungslinien aufzeigen. Oft spielen solche linienspezifischen Gene eine Rolle bei der sexuellen Fortpflanzung, wodurch sie die reproduktive Isolation und, in Folge dessen, Artenbildung fördern. Bei der Erforschung des Jekyll Gens, welches unentbehrlich für die Fortpflanzung von Gerste ist, haben Forscher des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben entdeckt, dass Jekyll in zwei stark divergierten allelischen Formen vorkommt.

Die korrespondierenden Gene sind linienspezifisch für die Grasstämme Triticeae und Bromeae und unterstützten die Artenbildungsvorgänge innerhalb der Poaceae.

2006 beschrieben Forscher des IPK in Gatersleben zum ersten Mal das sogenannte Jekyll Gen. Einerseits fanden sie, dass das Gen essentiell für die sexuelle Fortpflanzung und somit für die Fruchtbarkeit in der Triticeae Gerste (Hordeum vulgare) ist. Andererseits ist Jekyll beim Zellabbau involviert und ähnelt dem Skorpiongift Cn4. Inspiriert von dieser scheinbaren Doppelgesichtigkeit des Gens, benannten die Forscher es nach Dr. Jekyll, der Hauptfigur mit den zwei Persönlichkeit aus der Novelle „The Strange Case of Dr. Jekyll and Mr. Hyde“. Eine Folgestudie der gleichen Gruppe von IPK-Forschern, unter Leitung von Dr. Ljudmilla Borisjuk, zeigt nun, wie außergewöhnlich zutreffend ihre Namenswahl war.

Während seiner Arbeit an Jekyll entdeckte Dr. V. Radchuk, dass das Gen in Form von zwei unterschiedlichen allelischen Varianten existiert, Jek1 und Jek3. Beide Sequenzen kommen am gleichen Chromosomenlokus vor und werden monogen vererbt. Obwohl beide Proteine nur zu 50 % in der Sequenz übereinstimmen, stellten die Forscher fest, dass Jek3 die Funktion von Jek1 in Jek1-defiziten Pflanzen sogar ersetzen kann. Weitere Untersuchungen zeigten, dass Jekyll linienspezifisch ist und anscheinend in einem der gemeinsamen Vorfahren der Grasstämme Triticeae und Bromeae entstand. Wahrscheinlich war dieses Gen ein treibender Faktor bei der Aufspaltung der Linien innerhalb der Poaceae.

Der allelische Doppelzustand von Jekyll wurde bereits auf der Titelseite der Zeitschrift „The Plant Journal“ und im zugehörigen Research Highlight präsentiert. Währenddessen haben die Autoren schon angefangen, den neuentstandenen Fragen nach der Ursache und dem Vorteil dieser allelischen Diversität in Gerste nachzugehen.

IPK


Originalpublikation:

Volodymyr Radchuk et al. (2019) The highly divergent Jekyll genes, required for sexual reproduction, are lineage specific for the related grass tribes Triticeae and Bromeae, The Plant Journal

https://doi.org/10.1111/tpj.14363