Forscher des Salk Institute haben den bislang umfassendsten, hochwertigsten und detailliertesten genetischen Atlas von Cannabis erstellt. Das Team analysierte 193 verschiedene Cannabisgenome (komplette genetische Informationen) und enthüllte eine beispiellose Vielfalt, Komplexität und ungenutzte Möglichkeiten innerhalb dieser grundlegenden Nutzpflanze. Dieser bahnbrechende Erfolg war das Ergebnis einer mehrjährigen Zusammenarbeit mit Oregon CBD, der Oregon State University und dem HudsonAlpha Institute of Biotechnology.
Die am 28. Mai 2025 in Nature veröffentlichten Ergebnisse bereiten den Weg für bahnbrechende Fortschritte in der Cannabis-basierten Landwirtschaft, Medizin und Industrie.
Für die Studie sammelte das Team Genome von 144 verschiedenen Cannabispflanzen aus aller Welt und stellte so insgesamt 193 Genome zusammen – 181 davon waren noch nie zuvor katalogisiert worden. Aufgrund dieser Haplotyp-Auflösung ist das Gesamtgenom größer als das Pflanzengenom, da jede Pflanze mit beiden untersuchten Chromosomensätzen zwei Genomassemblierungen produzierte. Zusammen bilden diese vielen Genome das Pangenom, das analysiert wurde, um das volle Ausmaß der genetischen Vielfalt innerhalb der Cannabisart zu verstehen.
Die hohe Qualität der gesammelten Genome ermöglichte es den Forschern, bisher unbekannte genetische Muster aufzudecken, darunter die Architektur der für die Cannabinoidsynthese verantwortlichen Gene, und durch die Einbeziehung der Geschlechtschromosomen einen ersten Blick auf die Y-Chromosomen von Cannabis zu werfen.
Ihre erste Entdeckung war die unerwartete Vielfalt innerhalb der Art. Im gesamten Pangenom fanden sich 23 % der Gene in jedem Genom, 55 % waren nahezu universell (in 95–99 % der Genome), 21 % lagen zwischen 5 und 94 % der Genome, und weniger als 1 % waren völlig einzigartig. Zu den universellsten Genen gehörten diejenigen, die Cannabinoide produzieren.
Während Cannabinoid-Gene über Genome hinweg konsistent waren, war dies bei Genen, die mit Fettsäurestoffwechsel, Wachstum und Abwehr zusammenhängen, nicht der Fall. Diese variablen Gene stellen einen ungenutzten Zuchtpool dar, und ihre selektive Züchtung könnte Cannabis auch im Freiland robuster machen oder den Nährstoffgehalt von Hanföl verbessern, um es zu einem Konkurrenten gegenüber bestehenden Samenölen zu machen. Das Forschungsteam entdeckte insbesondere, dass strukturelle Variationen im Fettsäurebiosyntheseweg zur Produktion von Tetrahydrocannabivarin (THCV) beitragen, einem seltenen Cannabinoid vom Varin-Typ, das aufgrund seiner nicht-psychoaktiven, energetisierenden Wirkungen Aufmerksamkeit erregt.
Bei genauerer Betrachtung der Cannabinoid-Gene im gesamten Pangenom kamen die Forscher zu dem Schluss, dass zwei Gene, THCAS und CBDAS, wahrscheinlich einem starken Selektionsdruck durch die vom Menschen gesteuerte Züchtung auf THC- und CBD-Gehalt ausgesetzt sind. Wichtig ist, dass sie herausfanden, dass Cannabinoid-Gene in transponierbaren Elementen lokalisiert sind. Die selektive Züchtung von Genen innerhalb dieser „springenden“ transponierbaren Elemente hat wiederum zu einer immensen Vielfalt unter Cannabispflanzen geführt.
Credits:
Salk-Institut
