Genebank: Genomik-basierter Aufschluss genetischer Ressourcen im Weizen für die Pflanzenzüchtung

Förderung

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Laufzeit

2016 – 2022

Forschungspartner

Leibniz Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK), Julius Kühn Institut (JKI)

Industriepartner

Gesellschaft für Erwerb und Verwertung von

Schutzrechten (GVS) mbH; KWS Lochow GmbH; Limagrain GmbH

Bearbeitet durch

AG Weizen: F. Longin

Das Ziel des Projekts ist es, die Weizensammlung des IPK Gatersleben für die Züchtung über einen Ansatz der Genomik, Phenomik, Biodiversitäts-informatik und des Präzisions-PreBreeding integriert aufzuschließen. Wir werden mittels neuester Marker-Technologie Fingerprints von ~22.000 Akzessionen der Genbank des IPK’s erstellen. Diese bilden die Basis für die Entwicklung von vier innovativen und komplementären Strategien zur Identifizierung neuer nützlicher Allele oder Gameten:

1. Die 22.000 Akzessionen werden auf Resistenzen gegen die Krankheiten Gelbrost, Braunrost und Fusarium untersucht. Die phänotypischen sowie die genotypischen Daten werden mithilfe eines neuen Algorithmus analysiert, der es ermöglicht, eine nicht stratifizierte Population für Assoziationskartierung (GWAS) zusammenzustellen. Diese Population wird mittels der RenSeq-Technologie sequenziert, um Gene und Allele durch haplotypbasierte GWAS ausfindig zu machen.

2. Bei der Suche nach neuen Merkmalen werden wir uns auf die genetische Variation konzentrieren, die für eine offene Weizenblüte und damit für die Hybridweizenzüchtung wichtig ist. Unter Anwendung der „Genomics-based Select-and-Backcross“-Methode identifizieren wir Hauptgene, die für offene Bestäubung verantwortlich sind.

3. Wir kombinieren Methoden der molekularen Physiologie und der Populationsgenomik, um gezieltes Allele-Mining nach Kandidatengenen durchzuführen, die an der Stickstoffnutzungs-Effizienz beteiligt sind.

4. Wir werden uns der Werkzeuge der genomischen Selektion beim Pre-Breeding bedienen, um genetische Variation für den Kornertrag aufzuschließen. Die vier Strategien sind in Aktivitäten der Biodiversitätsinformatik eingebettet, um die umfangreichen Daten mit neuen Werkzeugen der Populationsgenomik und der Quantitativen Genetik zu analysieren.