Arbeitsgruppe Gen- und Genomkartierung

Leitung: [link]Dr. Marion Röder

 

Forschungsziele

Im Mittelpunkt steht die Nutzung der natürlichen genetischen Vielfalt von Pflanzen für die Identifizierung, genetische Kartierung und Klonierung von Genen für wichtige agronomische Merkmale in Getreiden. In der aktuellen Projektphase wird die Beziehung zwischen verschiedenen agronomischen Merkmalen und einer neuen Generation von molekularen Markern hergestellt, um Weizensorten gezielt verbessern zu können und um letztendlich die ursächlichen Gene für diese Merkmale molekular zu identifizieren.

 

 

Aktuelle Projekte

Genetik der Antherenextrusion in Weizen

In zahlreichen Kulturarten haben Hybriden eine bessere Leistung als konventionelle Sorten. Daher wird die Entwicklung und Produktion von Hybridweizen zunehmend vorangetrieben. Die Antheren (Staubgefäße) des autogamen (= selbstbestäubenden) Brotweizens (Triticum aestivum L.) werden in vielen Sorten nicht oder nur teilweise aus den Blütchen herausgefahren, was für die Produktion von Hybridsaatgut, wozu Kreuzbestäubung notwendig ist, hinderlich ist. Eine höhere Antherenextrusionsrate (AE) führt zu besserer Kreuzbestäubung und damit zu einer höheren Hybridsaatgutproduktion. Daher, sind wir daran interessiert, die genetische Architektur von Antherenextruxion mittels genomweiter Assoziationskartierung (GWAS) zu untersuchen. Das mittelfristige Ziel ist die Identifizierung der ursächlichen Gene für AE.

 

Genomweite Assoziationskartierung von Mikronährstoffen in Winterweizen

Weizen und seine Produkte, wie Brot und Nudeln, sind die Hauptnährstoffquelle für einen Großteil der Weltbevölkerung. Weizenkörner haben einen niedrigen Gehalt an Mineralien und diese sind hauptsächlich in den Spelzen lokalisiert, welche beim Mahlen entfernt werden. Weltweit sind ca. 3 Milliarden Menschen von ernährungsbedingtem Mangel an Eisen und Zink betroffen, vor allem schwangere Frauen, Kinder unter fünf Jahren und Menschen deren Nahrung hauptsächlich aus Getreideprodukten besteht. Daher stellt die Entwicklung von Getreidesorten mit verbessertem Mikronährstoffgehalt eine wichtige Strategie im Rahmen genetischer Biofortifikation dar. In unseren Arbeiten untersuchen wir die genetische Variation an Mikronährstoffgehalt in unterschiedlichen Weizensorten und versuchen ‚quantitative trait loci‘ (QTL) für diese Merkmale mittels genomweiter Assoziationskartierung (GWAS) zu kartieren. Letztendlich sollen Kandidatengene für Eisen- und Zinkgehalt in Weizenkörnern identifiziert werden.

 

Prevalence of risk of Iron deficiency in the world

Note: Prevalence of risk of Fe deficiency for children 6–59 months with hemoglobin below 110g/l.

Significance is classified as none (<5.0%). mild (≥5.0%–<20.0%). moderate (≥20.0%–<40.0%). or severe (≥40.0%)

Source: WHO: [link]http://www.who.int/vmnis/anaemia/en[link]/


Identifizierung von Kandidatengenen für quantitativ vererbte Merkmale in Weizen

Wir haben in früheren und aktuellen Projekten hochsignifikante QTL (‚quantitative trait loci‘) für verschiedene Merkmale einschließlich agronomischen Merkmalen, Ährenmorphologie, Antherenextrusion, Mineralgehalte in Weizenkörnern und Krankheitsresistenzen identifiziert.

Unsere zukünftige Zielsetzung ist diese QTL zu validieren und Kandidatengene zu isolieren. Dies wird durch die Verfügbarkeit von neuen genomischen Ressourcen, wie der neu veröffentlichten Weizengenomsequenz ermöglicht.

Die identifizierten Kandidatengene sollen dann über verschiedene Strategien, wie Resequenzierung, Tilling und Genomeditierung weiter charakterisiert und verifiziert werden.

Versuchsparzellen von Winterweizen im Feld