Salk Institute kartiert Cannabisgenom, um Züchtungsbemühungen zu fördern

Forscher des Salk Institute haben die bisher detaillierteste genetische Karte von Cannabis erstellt und 193 Genome verschiedener Sorten analysiert. Diese bahnbrechende Studie deckt eine beträchtliche genetische Vielfalt innerhalb der Cannabisarten auf, insbesondere bei Genen, die mit Cannabinoiden und Fettsäuren zusammenhängen, und bietet Einblicke in die Rolle der Geschlechtschromosomen bei der Zucht. Die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Forschungsergebnisse stellen eine wertvolle Ressource zur Verbesserung des Cannabisanbaus für medizinische, industrielle und nachhaltige Anwendungen dar.

Cannabis ist seit über 10.000 Jahren eine wichtige Kulturpflanze, die für ihre psychoaktiven Eigenschaften aufgrund von THC (Tetrahydrocannabinol) sowie für ihre Fasern, Öle und Samen bekannt ist. Trotz seiner historischen Bedeutung ist Cannabis nach wie vor zu wenig erforscht, insbesondere nach jahrzehntelangen gesetzlichen Beschränkungen in vielen Ländern. Jüngste Gesetzesänderungen in den Vereinigten Staaten in den Jahren 2014 und 2018 haben das Interesse am Cannabisanbau für verschiedene Anwendungen, darunter Medizin und Faserproduktion, wieder aufleben lassen.

Das Salk-Forschungsteam hat mit dem Oregon CBD, der Oregon State University und dem HudsonAlpha Institute of Biotechnology zusammengearbeitet, um diesen umfassenden genetischen Cannabis-Atlas zu erstellen. Ihre Ergebnisse zeigen, dass Cannabisgenome eine außerordentliche Vielfalt aufweisen, wobei besonderes Augenmerk auf Cannabinoid-Synthesewege und genomische Variationen im Zusammenhang mit dem Fettsäurestoffwechsel gelegt wurde.

Die Studie verdeutlicht die genetische Komplexität von Cannabis, das unter den Pflanzen einzigartig ist, weil es getrennte männliche und weibliche Pflanzen hat. Diese Unterscheidung erschwert die genetische Analyse, aber das Forschungsteam nutzte die fortschrittliche Long-Read-Sequenzierungstechnologie, um diese Herausforderungen zu meistern. Herkömmliche Sequenzierungsmethoden übersehen oft kritische genetische Informationen, aber Long-Read-Techniken erfassen größere DNA-Abschnitte und enthüllen komplizierte Genstrukturen und -variationen.

Zu den wichtigsten Ergebnissen der Studie gehören: - 23% der untersuchten Gene waren in allen Genomen vorhanden, während 55% in 95-99% von ihnen gefunden wurden. Gleichzeitig wurden 21% der Gene in 5-94% der Genome identifiziert. - Die Forschungsarbeiten ergaben eine Variabilität in Genen, die mit dem Fettsäurestoffwechsel und dem Wachstum zusammenhängen, was neue Wege für die selektive Züchtung zur Verbesserung von Cannabismerkmalen eröffnet. - Insbesondere entdeckten die Forscher strukturelle Variationen im Fettsäure-Biosyntheseweg, die die Produktion von Tetrahydrocannabivarin (THCV) beeinflussen, einem Cannabinoid, das für seine potenziell anregende Wirkung bekannt ist.

Die genomischen Daten der Studie deuten darauf hin, dass zwei Gene, die mit der Cannabinoid-Synthese zusammenhängen, THCAS und CBDAS, wahrscheinlich unter selektivem Druck stehen, da sich die menschliche Züchtung auf die Erhöhung des THC- und CBD-Gehalts konzentriert. Diese Konzentration auf Cannabinoid-Gene hat zu einer beträchtlichen genetischen Variation bei Cannabispflanzen geführt.

Mit Blick auf die Zukunft weist die Forschung auf mehrere Möglichkeiten zur Optimierung des Cannabisanbaus hin. Die festgestellten Unterschiede zwischen europäischen und asiatischen Genomen deuten darauf hin, dass es in Asien einen alten Verwandten von Cannabis gibt, der wertvolle genetische Ressourcen für die Züchtung widerstandsfähiger Cannabispflanzen liefern könnte. Darüber hinaus weist die Studie darauf hin, dass männliche Cannabispflanzen Gene enthalten, die die Leistung der Nachkommen verbessern könnten, was darauf hindeutet, dass die derzeitigen Zuchtverfahren möglicherweise nützliche genetische Merkmale übersehen.

Da der Cannabismarkt weiter wächst, bietet dieser genetische Atlas einen wichtigen Rahmen für Züchter und Forscher, um Cannabispflanzen für gesundheitliche und industrielle Zwecke zu verbessern. Das Team des Salk-Instituts geht davon aus, dass seine Arbeit dazu beitragen wird, das volle Potenzial von Cannabis als Ressource für Fasern, Samenöl und medizinische Anwendungen zu erschließen und letztlich die Innovation in der Cannabisbranche voranzutreiben.