Molecular studies on marginal overdominance in maize

In fremdbefruchteten Spezies wie Mais (Zea mays L.) beruhen mehr als 50% des Hybridkornertrages auf Heterosis. Deswegen liegt die Vermutung nahe, dass an vielen Loci, die heterotische Merkmale kontrollieren, Überdominanz vorliegt. Jedoch zeigen Studien zur Genexpression und Enzymaktivität im Allgemeinen nur eine additive oder partiell dominante Genwirkungsweise. Aktuelle Micro-Array-Studien belegen zudem, dass die Art und Richtung allelischer Interaktion unter Stress- und Nicht-Stress-Bedingungen variieren kann. Beide Befunde stützen die These der "marginalen" Überdominanz, wonach ein Allel eines heterozygoten Organismus unter bestimmten "Bedingungen" einem zweiten überlegen, unter anderen Bedingungen jedoch unterlegen sein kann. Zu diesen Bedingungen gehören z.B. verschiedene Umwelten, Organe oder Entwicklungsstadien. Auch wenn die Heterozygote unter den meisten Bedingungen der jeweils überlegenen Homozygoten ähnelt, kann die Gesamtleistung der Heterozygoten unter obigen Voraussetzungen per saldo sehr wohl die beider Eltern übertreffen. Diese Art von Überlegenheit eines heterozygoten Organismuses über seine homozygoten Eltern wird von Wallace (1968) 'marginale Überdominanz' genannt. In diesem Projekt soll die These der marginalen Überdominanz anhand der Genexpression und Enzymaktivität einiger ausgewählter Gene untersucht. Sechs miteinander nicht verwandte Mais-Hybriden werden mit ihren jeweiligen Elternlinien in einem juvenilen Stadium und zwei adulten Stadien analysiert. Zu den ausgewählten Genen gehören der Transkriptionsfaktors dwarf8 (d8) und sechs wichtige Enzyme des Stärke- und Proteinstoffwechsels, deren cDNA-Sequenzen bereits vorliegen. Das Vorliegen von Allelen obiger Gene wird durch PCR-Amplifizierung und Sequenzierung von genomischer DNA der Elternlinien ermittelt; Die Expressionsstärke soll mittels Northern Blot Analyse und Real-time PCR untersucht werden.