Projekte

Betterwheat - Genomisch-proteomische Grundlagen und Umweltabhängigkeit der qualitäts- und gesundheitsrelevanter Eigenschaften bei Weizen für innovative neue Sorten und Produkte

Durch die Kombination modernster innovativer Verfahren der Genomik, Proteomik, Spektrometrie und Phänotypisierung der Qualitätseigenschaften sowie gesundheitsrelevanter Inhaltsstoffe sollen im vorgeschlagenen Projekt Grundlagen von Qualitätseigenschaften und deren Stabilität im Kontext sich verändernder Umwelt- und Anbaubedingungen aufgeklärt werden. Hierzu werden drei große Feldversuchsreihen durchgeführt und die Erntemuster auf dutzende Teig- und Backeigenschaften sowie hunderte Inhaltsstoffe analysiert. Das Kooperationsprojekt mit der Universität Mainz und den Züchtungsfirmen DSV, Limagrain, KWS und WvB gehört zu einem der größten Forschungsprojekte zu Qualität bei Weizen in Deutschland. Es wird vom Bundesministerium für Landwirtschaft und Ernährung unter Projektträgerschaft der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung gefördert.

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

Das Ziel des GeneBank2.0-Projekts ist es, die Weizensammlung des IPK Gatersleben für die Züchtung über einen Ansatz der Genomik, Phenomik, Biodiversitätsinformatik 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 haplotyp-basierte 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.     Durch die Kombination von Methoden der molekularen Physiologie und der Populationsgenomik wird ein gezieltes Allele-Mining nach Kandidatengenen durchgeführt, die an der Stickstoffnutzungs-Effizienz beteiligt sind.

4.     Wir führen durch ein einmaliges Genomik-basiertes PreBreeding die entdeckten genetischen Resourcen an die Elitezüchtung heran. Dieser Projektteil wird Federführend hier an der Universität Hohenheim bearbeitet.

Die vier Strategien sind in Aktivitäten der Biodiversitätsinformatik eingebettet, um die umfangreichen Daten mit neuen Werkzeugen der Populationsgenomik und der Quantitativen Genetik zu analysieren. Projektpartner sind das Leibniz Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung, das Julius Kühn Institut, KWS Lochow GmbH sowie Limagrain GmbH.

Gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung

Erweiterung der Biodiversität in Weichweizen mittels Pre-Breeding – Ausbau des vorhandenen konventionellen Testsystems auf Ökoflächen

Im Genbank-Projekt wird die Durchführung eines Pre-Breeding Programmes in Weichweizen bis 2025 noch finanziert. Dieses Projekt ist eine Erweiterung, bei dem die Zuchtstämme parallel zu den konventionellen Orten noch zweijährig auf vier ökologisch bewirtschafteten Standorten geprüft werden. Zudem werden Backversuche und Inhaltsstoffe (Ballaststoffe, Mineralstoffe, freies Asparagin) bei den Zuchtstämmen in beiden Anbausystemen gemessen werden. So soll erarbeitet werden, wie groß bei diesem genetisch diversen Material die Korrelation zwischen den Anbausystemen bei den verschiedenen Merkmalen sind. Basierend evtl. auf einer Projektverlängerung soll final ein langfristig optimiertes Zuchtprogramm zum effizienten PreBreeding für konventionelle und ökologische Landwirtschaft erarbeitet werden, dessen Finanzierung aber noch offen ist. Das Projekt wird finanziert durch das Ministerium für ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg.

Etablierung der genomischen und phenomischen Selektion bei Durum und Weizen

Die phenomische Selektion nutzt Daten aus der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur Vorhersage von gemessenen Eigenschaften im Feld oder Qualitätslabor ähnlich wie die sogenannte genomische Selektion. Die LSA konnte das hohe Potential dieser Methodik bereits in Soja und Triticale erarbeiten. In diesem Projekt soll nun anhand der Daten aus den vorhandenen Zuchtprogrammen bei Durum die Genauigkeit und Stabilität über Jahre und Zuchtzyklen hinweg der Vorhersage per NIRS geprüft werden. Dabei werden unterschiedlichste Gestaltungen der Kalibrationsdatensätze sowie eine Zuchtschemaoptimierung zu Rate gezogen. Bei positiver Evaluation soll die phenomische Selektion noch final in die existierenden Zuchtprogramme integriert werden. Bei Weizen dahingegen soll die genomische Selektion fürs Zuchtprogramm erarbeitet werden. Zudem soll anhand der genetischen Merkmale der Anteil der genetischen Ressource in den neuen Zuchtlinien bestimmt werden. Hierfür werden verschiedene Modelle etabliert und verglichen.

FagoBreed - Prüfung von Zuchtmaterial und Sortenentwicklung beim Gewöhnlichen Buchweizen (Fagopyrum esculentum Moench) unter Einsatz genomweiter Diversitäts- und Assoziationsanalysen

Der Gewöhnliche Buchweizen (Fagopyrum esculentum Moench) eignet sich aufgrund seiner sehr kurzen Vegetationszeit als Zweit- oder Zwischenfrucht zur Diversifizierung ackerbaulicher Fruchtfolgen. Im Anbau ist Buchweizen sehr genügsam, er benötigt weder Pflanzenschutz noch Düngung und kommt auch auf mageren Böden relativ gut zurecht. Die in der Praxis beobachteten geringen Erträge gehen u.a. auf mangelnde Standfestigkeit und vor allem auf Samenausfall bei der Ernte zurück.

Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist es, durch umfangreiche Phänotypisierung, Erarbeitung innovativer Züchtungsverfahren sowie praktischer Züchtungsarbeit eine Basis für den Aufbau nachhaltiger, möglichst regionaler Wertschöpfungsketten für Buchweizen zu schaffen. Mit der Bereitstellung erster heimischer ertragsstarker und gut zu verarbeitender Sorten soll sowohl die Attraktivität des Anbaus erhöht und die Agrobiodiversität erweitert als auch ein Anreiz für Verarbeiter und Verbraucher geschaffen werden.

Unsere Aufgabe in dem Verbundprojekt stellt insbesondere die technische Implementierung und Umsetzung eines Zuchtprogrammes für Buchweizen dar. Hierbei wollen wir die Restsaatgutmethode auf Basis selektierter Halbgeschwisterfamilien nutzen. In mehrortigen und mehrjährigen Feldversuchen werden die besten Halbgeschwisterfamilien selektiert und die besten als Populationen interessierten Züchtern zur Erhaltungszüchtung und Sortenanmeldung gemäß den Abgaberichtlinien der Universität Hohenheim abgegeben.

Projektpartner sind:

Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung;ETH Zürich (ETH) Departement Umweltsystemwissenschaften Molekulare Pflanzenzüchtung; Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Züchtungsforschung an landwirtschaftlichen Kulturen (JKI-ZL); Saatzucht Streng-Engelen GmbH & Co. KG; Saatzucht Steinach GmbH & Co KG; Alterseeds; Südwestdeutsche Saatzucht GmbH & Co. KG

Gefördert wird das Projekt durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft – Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung - Innovationsprogramm

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