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15.01.2010

Soja spielt in der Lebensmittelproduktion eine wichtige Rolle als pflanzlicher Öl- und Eiweißlieferant, auch für die Tierfutterproduktion ist die Pflanze von unschätzbarem Wert. Und die Biosprit-Industrie hat Soja ebenfall entdeckt: Aus dem Öl der Hülsenfrucht stellt sie vermeintlich umweltfreundlichen Diesel her. In den USA ist Sojaöl die Basis für die gesamte Biodiesel-Produktion. In tropischen Regionen ist Sojaanbau zur Biosprit- aber auch zur Tierfutterproduktion jedoch eine umstrittene Praxis - immerhin werden dafür riesige Regenwaldgebiete abgeholzt.

Das Sojagenom ist zugleich das erste einer sogenannten Leguminose. Dabei handelt es sich um eine der artenreichsten Pflanzenfamilien. Mit dem Soja-Erbgut haben die Wissenschaft nun erstmals eine Referenz und einen besseren Zugang zu den mehr als 20.000 Leguminosen-Arten. Sie besitzen eine unter Pflanzen einmalige Fähigkeit: Sie arbeiten mit Bodenbakterien zusammen, die Stickstoff aus der Luft aufnehmen und fixieren können. Für das Wachstum der Pflanzen ist die Substanz unabdingbar, denn er ist Bestandteil von Aminosäuren, den Bausteinen der Proteine. Die Leguminosen haben damit ihre eigenen Düngerproduzenten und somit unabhängig vom Stickstoffgehalt im Boden. Von ihrer Fähigkeit proditieren auch andere Pflanzen: Der Leguminosenanbau bewirkt nach und nach eine Stickstoffanreicherung im Boden.

Zweimal verdoppelte sich das Erbgut in der Evolution des Soja

Jackson und seine Kollegen verwendeten zur Entzifferung der insgesamt 1,1 Milliarden Buchstaben langen DNA-Sequenz der Sojabohne die sogenannte Shotgun-Methode. Dabei wird das Erbgut zunächst vervielfältigt, dann in viele kleine Stücke zerhackt, jedes einzelne sequenziert und anschließend die Schnippsel mit Computerhilfe wie ein Puzzle wieder zusammengesetzt. In diesem Fall waren es über 15 Millionen Schnippsel.

Nach Meinung der Wissenschaftler dürfte die Sojabohne rund 46.000 Gene besitzen, die für Proteine kodieren. Die meisten davon (78 Prozent) liegen auf den Enden der insgesamt 20 Chromosomen, die restlichen um die Chromosomenmitte, wo laut den Forschern vor allem Sequenzen mit vielen Wiederholungen zu finden sind. Rund 1100 Gene sind an der Produktion von Fetten beteiligt.

Das Besondere am Genom der Sojabohne, so die Forscher, ist, dass es sich im Laufe der Evolution der Pflanze zweimal vollständig verdoppelte, einmal vor 59 und einmal vor 13 Millionen Jahren. Manche Genkopien gingen verloren oder veränderten sich, ebenso die Chromosomen. Die meisten Genkopien aber blieben bis heute erhalten, schreiben die Forscher. Insgesamt 75 Prozent aller Gene im Erbgut der Sojabohne liegen daher in mehrfacher Kopie vor.

Die Forscher sind zuversichtlich, dass ihre Erkenntnisse die Agrarindustrie voranbringen werden. "Das Soja-Genom wird uns helfen zu verstehen, wie die Pflanze CO2, Wasser, Sonnenlicht, Stickstoff und Mineralien in Energie, Proteine und Nährstoffe für Mensch und Tier verwandelt", schreiben die Wissenschaftler.

Anhand des nun vorliegenden Soja-Erbguts dürften gezielte Manipulationen noch einfacher werden - und Umweltschützer auf den Plan rufen. Schon vor Jahren wurde Soja genetisch manipuliert. 1996 brachte der Konzern Monsanto den sogenannten "Roundup ready" Soja auf den Markt, ein Soja mit einem eingeschleusten Gen, das die Pflanze unempfindlich gegenüber dem ebenfalls von Monsanto vertriebenen Herbizid Glyphosat macht. Gentechnisch veränderter Soja ist eine der wichtigsten Pflanzen der grünen Gentechnik und wird vor allem auf dem amerikanischen Kontinent angebaut.