Das Erdnussgenom

Erdnüsse oder Erdnüsse (Arachis hypogaea) stammen aus Südamerika, sind aber heute weltweit eine wichtige Nahrungspflanze, mit einer Jahresproduktion von rund 38 Millionen Tonnen. Sie werden in den Tropen und Subtropen angebaut, sind aber am wichtigsten in Asien und Afrika. Innerhalb der papilionoiden Hülsenfrüchte gehört die Erdnuss zu den Dalbergioiden, einer Gruppe, die von den meisten anderen wirtschaftlich wichtigen Hülsenfrüchten (Erbsen und Bohnen) durch eine geschätzte 55-Millionen-jährige Evolution getrennt ist. Sie haben 2n = 20 als angestammte Chromosomenzahl und am meisten Arachis Arten haben 2n = 2x = 20 Chromosomen, aber A. hypogaea ist eine Ausnahme mit 40 Chromosomen. Es handelt sich um einen rezenten Allotetraploiden, der höchstwahrscheinlich aus der Hybridisierung zweier Wildarten mit anschließender natürlicher Chromosomenduplikation resultiert.

Ein kürzlich erschienener Artikel in Annals of Botany untersucht die Entwicklung der A. hypogaea Genom, wobei der Schwerpunkt auf seiner stark repetitiven Komponente liegt. Die Autoren stellen fest, dass ein beträchtlicher Teil des repetitiven Inhalts auf relativ wenige Retrotransposons mit langer terminaler Wiederholung (LTR) und ihre verkürzten Kopien zurückzuführen zu sein scheint. Die beschriebenen Retrotransposons werden alle transkribiert, obwohl die Spiegel gering sind. Sie schlussfolgern, dass die Aktivität dieser Retrotransposons seit der Divergenz der Erdnuss-A- und -B-Genome ein sehr bedeutender Treiber der Genomentwicklung war.

Es ist ein faszinierendes Merkmal eukaryotischer Genome, dass Gene mit der größten funktionellen Bedeutung nur einen kleinen Bruchteil des Ganzen einnehmen; repetitive DNA nimmt den größten Teil des Genoms ein und bestimmt die großräumige Struktur der Chromosomen. Die sich wiederholende Fraktion von Pflanzengenomen wurde vielleicht am besten in Getreidegenomen untersucht, wo die Retrotransposon-Aktivität zu einer Variation der Getreidegenomgrößen geführt hat. Frühere Arbeiten schätzten, dass die Erdnuss-A- und -B-Genome um etwa 3–3 Mya divergierten. Erst vor kurzem wurden sie durch ein Polyploidie-Ereignis zusammengekauft, wahrscheinlich in vorgeschichtlicher Zeit. Diese Studie zeigt, dass ein wesentlicher Anteil der hochrepetitiven Komponente des A-Genoms der Erdnuss auf relativ wenige LTR-Retrotransposons entfällt. Drei der am häufigsten vorkommenden Elemente sind nicht autonom, und zwei von ihnen scheinen per Anhalter fahrende ORFs zu beherbergen, in einem Fall mit retrotransposonbezogener Funktion und im anderen mit einer noch zu identifizierenden biologischen Funktion. Retrotransposons und andere repetitive DNAs haben im Laufe der Evolution eine wichtige Rolle bei der Umgestaltung des Genoms gespielt, insbesondere in intergenischen Regionen.