Das Projekt "Sustainable Introduction of GMO's into European Agriculture - SIGMEA - SIGMEA, Teilprojekt 20" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Kulturpflanzenwissenschaften (340), Fachgebiet Allgemeiner Pflanzenbau (340a) durchgeführt. The overall objective of SIGMEA is to set up a science-based framework, strategies, methods and tools for assessing ecological and economical impacts of GM crops and for an effective management of their development within European cropping systems, i.e. to create a practical toolbox. Special attention will be paid to the co-existence between various types of agricultural cropping systems. To achieve this overall objective, SIGMEA brings together the principal teams and thus the principal programmes studying gene flow over a wide number of countries across Europe with a diversity of agricultural systems including organic and landrace cropping. Six regional case studies will be chosen for supporting the validation of tools designed in SIGMEA: three regions focusing on Bt-maize and three on herbicide tolerant Oilseed Rape.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Drought stress during grain filling can result in reduced grain filland subsequent loss in grain yield. As part of GABI-GRAIN, this projectaims to identify novel exotic proteins associated with improved droughttolerance during grain filling in barley. To achieve this aim a set ofspring barley introgression lines (S42-ILs) that originate from thecross Scarlett (H. vulgare) x ISR42-8 (H. spontaneum) (Schmalenbach etal. 2008 ) were screened for drought tolerance during grain filling. Intotal 49 S42-ILs and Scarlett as the control genotype were grown in theglasshouse using an automated irrigation system. At 10 days postanthesis (DPA) the irrigation system was set to provide well-wateredand drought stress conditions. Plants were scored for physiologicaltraits including flowering time, grain maturity, biomass, number ofears, grains per ear, thousand grain weight, grain yield and harvestindex. This phenotype data was then used for line by trait associationstudies to identify quantitative trait loci (QTL). This analysisidentified exotic alleles associated with increased and also decreasedplant performance under drought stress. Furthermore, we could alsoconfirm several QTL detected in previous field experiments using thisS42-IL population. To understand the molecular mechanism controllingidentified QTL a proteomics study is underway. From selected droughttolerant S42-ILs and Scarlett that have been grown under well-wateredand drought stress conditions proteins will be extracted from grainsamples collected at 12, 16, 20 and 24 DPA. Differentially expressedproteins will then be detected using quantitative 2D gelelectrophoresis. Identified proteins associated with improved droughttolerance can then potentially be used as diagnostic bio-markers toassist in the selection of higher yielding barley lines under droughtconditions. Furthermore, this research will give a greaterunderstanding of the genetic and biochemical mechanisms that controldrought tolerance in barley.
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KWS SAAT AG, Institut für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Das tri-nationale Projekt CORNFED hat zum Ziel, gemeinsame europäische öffentlich verfügbare genetische und genomische Ressourcen zusammenzustellen, weiter zu entwickeln und zu erhalten. Geplant ist die partielle Re-Sequenzierung von Maisgenotypen (Founderlinien der Europäischen Züchtung), die gezielte Re-Sequenzierung von Genomregionen/Genen und Ermittlung deren allelischer Diversität und die Etablierung einer hochdichten, genomweiten SNP-Genotypisierungsressource. Die aufgebauten genetischen Ressourcen werden umfassend phänotypisiert und genotypisiert mit dem Ziel, positive Allele für Kühletoleranz, Pflanzenarchitektur und Qualität zu identifizieren und sie in die Züchtung von Silo- und Energiemais einzusetzen. KWS wird die Entwicklung und Vermehrung der DH Populationen für die europäische NAM Ressource und die Introgressionsbibliotheken übernehmen. Weiterhin wird sich KWS an der Phänotypisierung der frühreifen Genotypensätze mit Feldversuchen an einem kalten Standort in Norddeutschland beteiligen. Die aufgebauten genetischen und genomischen Ressourcen werden von KWS unmittelbar in den internen Molecular Breeding Konzepten integriert. Die in CORNFED entwickelte genomische Toolbox aus Kandidatengenen, molekular charakterisierten genomischen Regionen und entsprechenden allelischen Varianten wird in die Züchtung auf Silo- und Biomasseertrag eingesetzt. Positive Allele für Kühletoleranz, Pflanzenarchitektur und Qualität werden systematisch in Elite Maisgenotypen eingelagert. Der geplante unmittelbare und effiziente Transfer von Know-how und Ergebnissen von den akademischen Partnern in die praktische Maiszüchtung schafft ausgezeichnete Voraussetzungen für innovative Züchtungsansätze. Funktional gekoppelte Marker werden zur Steigerung der Zeit- und Kosteneffizienz der Züchtungsprozesse beitragen.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Ein Verbund aus akademischen Forschungsgruppen und zwei Züchtungsfirmen stellt sich die Aufklärung von molekularen Mechanismen zum Ziel, die eine erhöhte Ertragsstabilität und unveränderte Qualität des Gerstenkorns bei Trockenstress während der Kornfüllung garantieren. In sechs untergliederten Arbeitspaketen wird die genetische Variabilität von zwei Populationen von Introgressionslinien mit Wildgerste als Einkreuzungselter und von voruntersuchten Genbankmaterial unter kontrollierten Bedingungen und im Feld unter experimentellem Trockenstress während der Kornfüllung getestet, wobei auf die Remobilisierungskapazität der Pflanzen besonderes geachtet wird. Transkriptom-, Proteom-, Metabolom- und Enzym-Analysen gekoppelt mit neuen bioinformatorischen Verfahren werden genutzt, um vorteilhafte Allele zu finden und Regulationsnetzwerke aufzuklären, die der verbesserten Leistung zugrunde liegen. Als von den beteiligten und weiteren Firmen verwertbare Ergebnisse sind zu erwarten: verifizierte Kandidatengene für die Entwicklung von trockentolertanten GVO-Nutzpflanzen; Merkmals-assoziierte DNA- und Protein-Marker f. Marker-gestützte Züchtung; GVO- und Nicht-GVO-Basislinien mit minimiertem Ertragsverlust.
Das Projekt "Genomics-Assisted Analysis and Exploitation of Barley Diversity (DFG, ERANET-PG 061)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Introgressionslinien (ILs), deren Chromosomenstücke von Wildgersten stammen, sind in zweierlei Hinsicht interessant. Erstens stellen sie, im Falle positiver Allele, Pre-Breeding-Material dar und sind somit für die praktische Züchtung verwendbar, zweitens lässt sich molekulargenetische Grundlagenforschung durchführen. In folgendem Forschungsprojekt wird daher durch fortgesetzte Rückkreuzung (advanced backcross, AB) mit dem Kulturelter 'Barke' eine Gersten-Metapopulation erstellt, d.h., eine Gesamtpopulation, bestehend aus mehreren Teilpopulationen, welche auf jeweils unterschiedliche Wildeltern aus dem Fruchtbaren Halbmond zurückgehen. Derzeit befinden sich 30 Teilpopulationen in der BC1-Generation, welche demnächst zur BC2-Populationen rückgekreuzt werden, um danach in mehreren SSD-Schritten geselbstet zu werden. Des Weiteren werden in einem von der Metapopulationserstellung unabhängigen Projekt bereits fertig erstellte Gersten-ILs (S42) im Gewächshaus auf N-Effizienz hin untersucht. In drei verschiedenen N-Stufen werden die Pflanzen in einem Topfversuch angezogen und phänotypisiert (z.B. Chlorophyllgehalt der Blätter, TKM und Biomasse). Ziel ist es, vorteilhafte N-QTLs zu detektieren und diese mit Regionen auf dem Chromosom, welche vom Wildelter stammen, zu assoziieren.
Das Projekt "Genomic dissection of floral transition in Brassica napus towards crop improvement by life cycle adaptation and hybrid yield increase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Lehrstuhl Pflanzenzüchtung durchgeführt. Rapeseed (Brassica napus L.) suffers from low genetic variation due to the short history of this species. Breeders try to broaden the genetic basis by gene introgression from non-adapted material from other geographic regions of the world. However, use of these materials is hampered, among others, by non-adapted flowering time (FTi). Here an integrated project is proposed to get a deeper understanding of FTi by global expression analysis and cloning of major FTi regulators. Candidate genes will be mapped by recombination mapping and, in collaboration with other groups, by association mapping. As a proof of concept study, relevant sequences will be mapped to recombinant lines carrying exotic rapeseed introgressions. The 2nd part of the project will study the relevance of 4 FTi genes for heterosis. Assuming that sequence variation within these genes will have an impact on seed yield and biomass heterosis, mutants will be identified by TILLING. The mutants will be analyzed and crosses will be made to determine heterosis of F1 hybrids in the 2nd funding period.
Das Projekt "Teilprojekt MLU Halle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Die Erweiterung der Biodiversität unserer Kulturpflanzen und die Anwendung der nicht-invasiven Hyperspektralanalyse bilden zwei Schlüsselinnovationen, um den gegenwärtigen Herausforderungen in der agrarischen Produktion zu begegnen. Wir beabsichtigen, die Leistungsfähigkeit der beiden Innovationen für die Pflanzenzüchtung zu untersuchen und ihre langfristigen Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Produktion abzuschätzen. Zur Beurteilung der beiden Innovationen sollen zum einen agronomisch vorteilhafte Wildgerstengene in 2 Gersten-Rückkeuzungspopulationen (S42IL und HEB-25) lokalisiert werden, welche unter biotischen und abiotischen Stressbedingungen sowie in Bezug auf die Fruchtfolgestellung untersucht wurden (Meilensteine 1A-1D, 2, 3). Zugleich werden Wildgerstengene durch Rückkreuzung in den aktuellen Elitegerste-Genpool überführt, um sie mittelfristig in der Gerstenzüchtung einzusetzen (Meilenstein 4). Zum anderen werden wir das am Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb & -automatisierung entwickelte mobile Hyperspektralsystem AGROVER nutzen, um das Wachstum und die Anreicherung von Nährstoffen in den Pflanzen mit bisher nicht erreichter räumlicher und zeitlicher Auflösung darzustellen (Meilensteine 1E-1F). Durch eine sozio-ökonomische Begleituntersuchung sollen die Steigerung der Leistungsfähigkeit der Pflanzenzüchtung durch die beiden Innovationen geprüft und die langfristigen Auswirkungen für die landwirtschaftliche Produktion abgeschätzt werden (Meilenstein 5).
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Versuche Bioplant" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Böhm-Nordkartoffel Agrarproduktion GmbH & Co. OHG durchgeführt. Stärke aus Kartoffeln kann sehr vielseitig eingesetzt werden und ist ein wichtiger Baustein der Nationalen Bioökonomie-Strategie. Bedingt durch eine geringe Transportwürdigkeit der Knollen konzentriert sich der Stärkekartoffelanbau auf Ackerflächen in der Nähe bestehender Stärkefabriken, was einen hohen Krankheitsdruck auf diesen Flächen zur Folge hat. In manchen Regionen, z.B. im Emsland, führten enge Fruchtfolgen zu hohen Befallsdichten mit dem Kartoffelzystennematoden Globodera pallida. Der daher gesetzlich vorgeschriebene Anbau nematodenresistenter Kartoffelsorten führte zu einem sehr hohen Selektionsdruck bei den vorhandenen Nematodenpopulationen, so dass sich Populationen des Pathotyps Pa3 von G. pallida mit einer veränderte Virulenz gegenüber bisher als sehr resistent eingestuften Kartoffelsorten entwickeln konnten. Für diese Befallsflächen stehen keine Sorten zur Bekämpfung der Nematoden mehr zur Verfügung. Das Gesamtziel des Vorhabens ist daher die Verbesserung genetischen Materials mit Resistenz gegenüber neuen Virulenztypen des Quarantänenematoden G. pallida. Vorab identifizierte resistente Genotypen aus Wild- und Primitivformen der Kartoffel (Solanum sp.) werden phänotypisch und molekulargenetisch hinsichtlich ihrer Resistenz gegenüber verschiedenen Virulenztypen von G. pallida genauer charakterisiert. Hieraus entwickelte DNA-Marker sollen die Introgression der verantwortlichen Resistenzgene in Sortenkandidaten beschleunigen. Untersuchungen zur Stabilität und den Mechanismen der Resistenz aus verschiedenen genetischen Herkünften gegen die unterschiedlichen Nematodenpopulationen werden zudem eine effiziente Pyramidisierung mehrerer solcher Gene ermöglichen. Langfristiges Ziel dieser Aktivitäten ist es, die Produktion des nachwachsenden Rohstoffs Kartoffelstärke nachhaltig durch die Bereitstellung innovativer Kartoffelsorten mit breitem Resistenzportfolio zu sichern.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Pflanzenbau - Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt. Das Gesamtziel des Projektes ist die Einlagerung der durch das Gen Ryd4Hb bedingten BYDV-Resistenz in deutsches Wintergerstenzuchtmaterial und deren Kombination mit Gelbmosaikvirusresistenz und guter Malzqualität. Erreicht werden soll das Ziel durch:1) die Erstellung von züchterisch nutzbarem, Ryd4Hb-homozygotem Ausgangsmaterial, 2) die Entwicklung introgressionsspezifischer molekularer Marker,3) die markergestützte Kombination von Ryd4Hb (BYDV-Resistenz) und Rym14Hb und/oder Rym16Hb (Gelbmosaikvirusresistenz) in aktuellem Wintergerstenzuchtmaterial, 4) die Charakterisierung der erstellten Introgressionslinien hinsichtlich Ertrag und Qualität. Das Projekt umfasst folgende Arbeitsschwerpunkte: a) Absättigung des Ryd4Hb-Donorchromosomensegments (DCS) auf 3HL mit molekularen Markern - Nutzung des SuperTag Digital Gene Expression Profiling (Unterauftrag an GenXPro GmbH), b) MAS-gestützte Identifizierung rekombinativ reduzierter DCS in Rückkreuzungsnachkommenschaften, c) Prüfung der selektierten Genotypen im Gewächshaus auf Abwesenheit des Subletalfaktors bei vorhandener BYDV-Resistenz (Resistenzprüfungen), d) Rückkreuzungsprogramm, e) Ertrags- und Qualitätsprüfungen durch die beteiligten Züchtungsfirmen bzw. die LfL. Das Konzept der Ergebnisverwertung sieht vor, dass die im Projekt entwickelten Introgressionslinien, die definierte Hordeum bulbosum-Donorchromosomensegmente mit gut charakterisierten Virusresistenzgenen tragen, allen GFP-Mitgliedsunternehmen der Abteilung Getreide zur Verfügung gestellt werden. Die Verfügbarkeit von Wintergerstensorten mit absoluter Resistenz gegenüber BYDV wäre international einzigartig und würde stark nachgefragt werden, insbesondere vor dem Hintergrund der wachsenden Bedeutung insektenübertragener Viren durch die prognostizierte Klimaerwärmung. Derartige Sorten können dazu beitragen, den Marktanteil der deutschen Gerstenzüchtungsunternehmen beim Gerstenanbau in Europa zu halten und zu erhöhen. Die Forschungsergebnisse werden publiziert.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Züchtungsforschung an landwirtschaftlichen Kulturen durchgeführt. Das Gesamtziel des Projektes ist die Einlagerung der durch das Gen Ryd4Hb bedingten BYDV-Resistenz in deutsches Wintergerstenzuchtmaterial und deren Kombination mit Gelbmosaikvirusresistenz und guter Malzqualität. Erreicht werden soll das Ziel durch:1) die Erstellung von züchterisch nutzbarem, Ryd4Hb-homozygotem Ausgangsmaterial, 2) die Entwicklung introgressionsspezifischer molekularer Marker,3) die markergestützte Kombination von Ryd4Hb (BYDV-Resistenz) und Rym14Hb und/oder Rym16Hb (Gelbmosaikvirusresistenz) in aktuellem Wintergerstenzuchtmaterial, 4) die Charakterisierung der erstellten Introgressionslinien hinsichtlich Ertrag und Qualität. Das Projekt umfasst folgende Arbeitsschwerpunkte: a) Absättigung des Ryd4Hb-Donorchromosomensegments (DCS) auf 3HL mit molekularen Markern - Nutzung des SuperTag Digital Gene Expression Profiling (Unterauftrag an GenXPro GmbH), b) MAS-gestützte Identifizierung rekombinativ reduzierter DCS in Rückkreuzungsnachkommenschaften, c) Prüfung der selektierten Genotypen im Gewächshaus auf Abwesenheit des Subletalfaktors bei vorhandener BYDV-Resistenz (Resistenzprüfungen), d) Rückkreuzungsprogramm, e) Ertrags- und Qualitätsprüfungen durch die beteiligten Züchtungsfirmen bzw. die LfL. Das Konzept der Ergebnisverwertung sieht vor, dass die im Projekt entwickelten Introgressionslinien, die definierte Hordeum bulbosum-Donorchromosomensegmente mit gut charakterisierten Virusresistenzgenen tragen, allen GFP-Mitgliedsunternehmen der Abteilung Getreide zur Verfügung gestellt werden. Die Verfügbarkeit von Wintergerstensorten mit absoluter Resistenz gegenüber BYDV wäre international einzigartig und würde stark nachgefragt werden, insbesondere vor dem Hintergrund der wachsenden Bedeutung insektenübertragener Viren durch die prognostizierte Klimaerwärmung. Derartige Sorten können dazu beitragen, den Marktanteil der deutschen Gerstenzüchtungsunternehmen beim Gerstenanbau in Europa zu halten und zu erhöhen. Die Forschungsergebnisse werden publiziert