Frühere Projekte

Verifikation einer neuartigen Klasse von Resistenzgenen gegen die Blattfleckenkrankheit in Gerste 

(DFG RO 1055/10-1; 2011-2014)

Das Ziel  ist die funktionelle Verifikation des Rrs2 Genes, welches Resistenz gegen das pilzliche Pathogen Rhynchosporium secalis in Gerste vermittelt. In vorausgegangenen Arbeiten wurde eine Feinkartierung von Rrs2 durchgeführt, welche eine kosegregierende genomische Region identifizierte, die mehrere Pectinesterase-Inhibitor Gene und einige andere vorhergesagte Gene enthält (Hanemann et al. 2009).

Wir wollen ein ‚virus induced gene silencing system’ (VIGS) zur funktionellen Charakterisierung der kosegregierenden Kandidatengene etablieren. Dabei soll in einem RNAi-Ansatz getestet werden, welche Gene die Rhynchosporium-Resistenz auszuschalten vermögen. Darüber hinaus sollen in Zusammenarbeit mit der AG Pflanzliche Reproduktionsbiologie die Rrs2-Kandidatengene in der Rhynchosporium-suszeptiblen Gerstensorte ‘Golden Promise’ stabil überexprimiert und die transgenen Linien hinsichtlich ihres Resistenzverhaltens gegenüber Rhynchosporium analysiert werden. Diese Arbeiten werden zu einer funktionellen Charakterisierung und Verfikation des Rrs2 Gens führen, welches möglicherweise eine neue Klasse von Resistenzgenen repräsentiert. Für das verifizierte Rrs2 Gen soll des Weiteren eine detaillierte Analyse des Expressionsmusters nach Rhynchosporium-Infektion erfolgen.

Markergestütze Genklonierung und Validierung eines QTL für Korngröße in Weizen 

(DFG RO 1055/11-1; 2012-2015)

Der QTL Q.Tgw.ipk-7D führt zu erhöhter Korngröße in Weizen und hat daneben Effekte auf die Gesamtkornmasse und den ‚Harvest Index’. Es wurde gezeigt, dass ein mendelndes Gen mit einem rezessiven Erbgang diesen Effekten zu Grunde liegt (Röder et al. 2008). Das Ziel der Arbeiten ist die molekulare Identifikation und funktionelle Verifikation dieses Gens. Das QTL-Intervall wurde in einem Feinkartierungsansatz genetisch eingegrenzt und zeigte gute Syntenie zu Reis und Brachypodium distachyon, welche in dieser Region 36 bzw. 42 Gene tragen. Darunter befindet sich ein gutes Kandidatengen, das für ein ‚AP2 domain containing’ Protein kodiert. Die Fortsetzung der Feinkartierung soll zu einer weiteren Eingrenzung der QTL-Region Q.Tgw.ipk-7D führen. Zu diesem Zweck soll der kartengestützter Klonierungsansatz fortgesetzt werden und eine physikalische Karte der genomischen Region in Weizen erstellt werden. Die Funktionalität erhaltener Kandidatengene soll dann anhand transgener Weizenlinien getestet werden (in Zusammenarbeit mit der AG Pflanzliche Reproduktionsbiologie).

Die molekulare Identifikation von QTL Q.Tgw.ipk-7D wird erstmalig Informationen über vererbare Regulatoren der Korngröße von Weizen liefern und würde den ersten klonierten QTL in Weizen darstellen.

VALID: Validierung und Identifikation von wichtigen Marker/Merkmals-Assoziationen für agronomisch bedeutsame Merkmale für die Entwickulung von verbesserten Weizensorten 

(BMBF; 2011-2014)

In einem Verbund von Forschungseinrichtungen und Wirtschaftsunternehmen sollen Marker-Merkmal Assoziationen bei Weizen validiert werden, um sie letztendlich in der Sortenzüchtung zu nutzen. Dazu werden  in einem Panel von Winterweizensorten Assoziationsstudien für Ertrag, Ertragsparameter, Trockenstresstoleranz und Resistenz gegenüber ausgewählten Pathogenen durchgeführt. Für die Validierung der erhaltenen Assoziationen zwischen Merkmalen und Markern bzw. spezifischen Kandidatengenen werden biparentale Kartierungspopulationen erstellt und evaluiert. Die Genotypisierung erfolgt mit einer Kombination von Mikrosatellitenmarkern und genischen SNPs. In der statistischen Analyse werden die genotypischen Markerdaten mit den phänotypischen Merkmalen verrechnet und assoziiert.

Züchterisch relevante Marker/Merkmalsassoziationen aus diesem Projekt, welche in einem Panel von aktuellen Winterweizensorten ermittelt werden, haben das Potential, zu besseren und ertragreicheren Sorten zu führen. Allerdings ist der effektivste Weg zu diesem Ziel noch nicht erforscht. Durch gezielte Populationsentwicklung sollen daher Strategien entwickelt werden, spezifische Marker-Merkmals-Assoziationen zur Entwicklung von neuen Sorten nutzen.  

SELECT: Auswahl und Identifikation molekularer Marker in spezifischen genomischen Regionen mit züchterisch wichtigen Eigenschaften und für die allgemeine genetische Kartierung in hexaploidem Weizen für eine beschleunigte Pflanzenzüchtung 

(BMBF; 2011-2014)

In dem Verbund aus Forschungs- und Wirtschaftsunternehmen sollen neuartige Methoden zur Anreicherung und Identifikation von SNPs in Genen getestet und optimiert werden, damit gezielt molekulare Marker für die Züchtung in polyploiden Kulturpflanzen generiert und die genetische Variabilität in spezifischen chromosomalen Regionen untersucht werden kann.

 

Dazu werden die Techniken ‚Sequence  capture’ in Verbindung mit ‚Next Generation Sequencing’ eingesetzt, um SNPs (single nucleotide polymorphism) in der hexaploiden Kulturart Weizen zu identifizieren. Detailliert werden mehrere genomische Regionen, welche interessante QTLs für züchterisch wichtige Eigenschaften enthalten, gezielt mit Markern gesättigt. Ferner werden spezifisch Marker generiert, welche in Interaktionen mit dem Projekt ‚Tritex’, das die physikalische Kartierung von Chromosom 6A in Weizen zum Thema hat, dazu verwendet werden, eine gesättigte genetische Karte für die Chromosomen der Gruppe 6 zu generieren.

Eine erfolgreiche Projektdurchführung wird es erlauben, Erfahrungen in der gezielten Markerentwicklung für spezifische genomische Regionen von polyploiden Pflanzen mit einem sehr großen Genom zu gewinnen.