Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Pflanzenbau - Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, einen Beitrag zur Aufklärung der Vererbungsstruktur des komplexen Merkmals temporäre Trockentoleranz bei Deutschem Weidelgras (wie sie z.B. in Bayern heute schon während der Vorsommertrockenheit in Franken auftritt) zu leisten. Dabei bleibt auch künftig für Standorte mit für Deutschen Weidelgras grundsätzlich zu geringer Wasserversorgung (permanenten Trockenstress) weiterhin der Wechsel zu anderen Gräserarten - mit im Regelfall geringerem Futterwert - notwendig.
Mit innovativen, molekular basierten Züchtungsmethoden soll die Züchtung von Deutschen Weidelgrassorten unterstützt werden, die unter den sich ändernden Umwelt- und Klimabedingungen zum einen eine gute Anpassungsfähigkeit im Hinblick auf Trockenheit zeigen bzw. durch eine erhöhte Wassernutzungseffizienz pro gegebener Einheit Wasser mehr Biomasse bilden können als die aktuellen Sorten. Auf diese Weise kann es gelingen, Erträge und Qualitäten in der Produktion von Grundfutter und damit einer der wichtigsten heimischen Eiweißquellen auch in Zukunft zu sichern. Mit Hilfe innovativer, moderner Methoden der Pflanzenzüchtung, wie der Aufdeckung von Quantitative Trait Loci (QTL) oder den Methoden der genomischen Selektion und des Metabolitenprofilings, können die gesteckten Zuchtziele effizienter erreicht werden, als durch klassische Auslesezüchtung.
Zielsetzung: Evaluierung von für das Merkmal 'Trockentoleranz' spaltenden Kreuzungspopulationen unter kontrollierten (Rain-out Shelter, Gewächshaus) und natürlichen Trockenstressbedingungen mit verschiedenen vorgeprüften phänologischen und physiologischen Selektionsmerkmalen. - Genotypisierung der spaltenden Populationen mit einem anhand der Kreuzungseltern vorselektiertem Sortiment an DNA-Markern. - QTL-Analyse zur Aufklärung der Vererbungsstruktur des Merkmals 'Trockentoleranz' mit dem Ziel einer effizienteren Selektion auf dieses Merkmal. - Erstellung von ausgewählten tetraploiden Populationen aus colchizinierten Eltern-Klonen (Ausgangsmaterial der spaltenden Kreuzungspopulationen), die in Zukunft ermöglichen sollen, die Übertragbarkeit von Ergebnissen zur Trockentoleranz aus genetisch leichter zu untersuchenden diploiden Individuen auf die bei der Neuzüchtung von Sorten häufig verwendeten Tetraploiden abzuschätzen und genetische Effekte von allgemeinen Ploidieeffekten trennen zu können. - Etablierung einer NMR-Plattform als neues Werkzeug zur Hochdurchsatzphänotypisierung (Inhaltsstoffprofil) und Selektion auf Basis von Stoffwechselprofilen (Metabolomics).
Das Projekt "Zusammenführung von Landschaftsgenomik und quantitativer Genetik für eine regionale Anpassung des Europäischen Graslands an den Klimawandel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Infolge des Klimawandels wird Grasland als wichtiges Ökosystem und Basis von Milch- und Fleischproduktion in der Zukunft Schäden und in der Folge Produktionsausfälle erfahren. Jüngste Ereignisse zeigten die unzureichende Fähigkeit lokaler Grünland-Populationen und -Sorten, mit ungewöhnlichen Klimaereignissen zurechtzukommen. Allerdings zeigen die meisten Grünlandarten eine große Ökotyp-Vielfalt über diverse Umwelten. Untersuchungen mit Hilfe der Landschaftsgenomik zeigten, dass genomische Marker für adaptive Vielfalt mit Hilfe der genomweiten Genotypisierung entwickelt werden können indem (i) Methoden zur Korrelation von Genom-Polymorphismen mit Umweltvariation an den Ursprungsstandorten der Individuen und (ii) Tests zum Nachweis von Signaturen der Selektion angewendet werden. Unser Projekt zielt darauf ab, mittels Landschaftsgenomik an großen Individuen- und Markerzahlen in Lolium perenne L. Marker für die Klimaanpassung aufzudecken. Wir werden 3.000 Einzelgenotypen aus 550 europäischen Populationen analysieren, die in Genbanken erhalten oder in situ gesammelt werden. Die Genotypisierung wird durch Genotyping-by-Sequencing und Resequenzierung von Kandidatengenen für Klimaanpassung erfolgen. Die eine Hälfte der genotypisierten Individuen wird automatisiert im Hochdurchsatz und unter Feldbedingungen bezüglich agronomischer und funktioneller Merkmale phänotypisiert werden, die andere Hälfte nur im Feld. DNA-Polymorphismen mit Assoziation zu phänotypischen Merkmalen werden mit denen verglichen, die sich via Landschaftsgenomik als mit der Klimaanpassung gekoppelt erweisen. Dadurch werden Verteilungsmodelle von Allelformen mit Klimaanpassung in der Umwelt entwickelt. Zudem werden Strategien vorgeschlagen, um die räumliche Verteilung der adaptiven Vielfalt von L. perenne durch aktive Genmigration an das zukünftige Klima anzupassen und um in Zuchtprogrammen Klimaanpassung und Futter-/Weidewert mit Hilfe genomischer Marker optimal zu kombinieren.