Das Projekt "Teilvorhaben 3: TU Dresden (Botanik)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Botanik, Lehrstuhl Zell- und Molekularbiologie der Pflanzen durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, ein robustes, effizientes und schnelles Genotypen-Identifikationssystem zu entwickeln, dessen generelle Anwendbarkeit auf Laub- und Nadelbaumarten als Grundlage für Züchtung und Management von genetischen Ressourcen sowie für die Qualitätskontrolle von Erzeugung und Inverkehrbringen von Vermehrungsgut geprüft wird. Grundlage für die Verfahrensentwicklung sind die neuartigen molekularen ISAP-Marker (Inter-SINE Amplified Polymorphisms). ISAP-Marker repräsentieren variable Genomabschnitte zwischen den in hoher Kopienzahl vorkommenden SINEs (Short Interspersed Nuclear Elements). Auf Basis des bereits sequenzierten Genoms von Populus trichocarpa wird die Übertragbarkeit der Marker auf Laubbaumarten der Gattung Populus geprüft. Um die generelle Anwendbarkeit der Methode auf Baumarten zu ermitteln, wird die Hybridlärche als Nadelbaumart in das Vorhaben als weitere Modellbaumart einbezogen. Nach erfolgreicher Anwendung der Methode werden vorhandene Sorten, Klone und Akzessionen der Gattung Populus und der Gattung Larix genotypisiert. Die erhaltenen Informationen werden in einer Datenbank abgelegt und als Katalog für Referenzzwecke zur Verfügung gestellt. Das Teilvorhaben gliedert sich in fünf Arbeitspakete. Zunächst werden durch bioinformatische Methoden, insbesondere durch die Anwendung des Programms SINE-Finder SINEs aus der Genomsequenz der Pappel und der Hybridlärche (nach Teilsequenzierung) identifiziert. Nachfolgend werden die SINE-Kopien einer Cluster-Analyse unterzogen, um sie einzelnen Sequenzfamilien zuzuordnen. Es erfolgt eine molekulare Charakterisierung der SINE-Familien. Aus konservierten Regionen der SINEs werden Primer abgeleitet und durch PCR der Informationsgehalt der ISAP-Marker getestet. Die Anwendung der ISAP-Marker für die Genotypisierung von Akzessionen der Pappel und Lärche und Gewebekulturen der Hybridlärche erfolgt in einem weiteren Arbeitspaket. Die erhobenen Daten werden in einer Genotypisierungs-Datenbank abgelegt.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: TU Dresden (Forstbotanik/Forstzoologie)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Forstbotanik und Forstzoologie, Professur für Forstbotanik durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ist es, molekulare Verfahren für die Genotypisierung von Sorten, Klonen und Akzessionen am Beispiel von Pappel und Lärche zu entwickeln. Grundlagen für die Verfahrensentwicklung sind die an der TU Dresden für landwirtschaftliche Kulturpflanzen entwickelten neuartigen molekularen ISAP (Inter-SINE-Amplified-Polymorphisms)-Marker. Auf Basis des bereits sequenzierten Genoms der Haarfrüchtigen Pappel (Populus trichocarpa Torr. et A. Gray ex Hook.) wird die Übertragbarkeit der ISAP-Marker von der landwirtschaftlichen Kulturart Kartoffel auf Laubbaumarten der Gattung Populus geprüft. Um die generelle Anwendbarkeit der Methode auf Baumarten zu ermitteln, wird die Hybridlärche als Nadelbaumart in das Vorhaben als weitere Modellbaumart einbezogen. Nach erfolgreicher Anwendung der Methode werden vorhandene Sorten, Klone und Akzessionen der Gattung Populus und der Gattung Larix genotypisiert. Die erhaltenen Informationen werden in einer Datenbank verarbeitet und als Katalog für Referenzzwecke (z.B. Bestimmung der genetischen Variation, marker-gestützte Selektion für Züchtung und Qualitätskontrolle) zur Verfügung gestellt. Zusammengefasst entwickelt das Vorhaben ein robustes, effizientes und schnelles Genotypen-Identifikationssystem, dessen generelle Anwendbarkeit auf Laub- und Nadelbaumarten als Grundlage für Züchtung und Management von genetischen Ressourcen sowie für die Qualitätskontrolle von Erzeugung und Inverkehrbringen von Vermehrungsgut geprüft wird.
Das Projekt "Teilprojekt A: Entwicklung von Retrotransposon-basierten molekularen Werkzeugen für Züchtung, Sortenidentifizierung und Genbankerhaltung von Kartoffeln - Retrokartoffel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Norika Nordring Kartoffelzucht- und Vermehrungs-Gesellschaft durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ist es, molekulare Verfahren der universitären Grundlagenforschung in der züchterischen und Genbank-Praxis nutzbar zu machen. Die an der TUD entwickelten anwendungsrelevanten molekularen Werkzeuge und die Verfahren ihres Einsatzes sollen in der mittelständigen Pflanzenzüchtung (Kartoffel) und in Genbanksammlungen etabliert werden. Sie werden für die Genomdiagnostik in der Sortenzüchtung, für die Sortenidentifizierung sowie für die Evaluierung der Biodiversität von genetischen Ressourcen im praktischen Züchtungsbetrieb und bei der Genbankarbeit Bedeutung erlangen. An der TU Dresden erfolgt die Isolierung und Charakterisierung von SINEs (Short Interspersed Nuclear Elements) aus der Kulturkartoffel, sowie die Entwicklung SINE-basierter diagnostischer ISAP-Marker. Die entwickelten ISAP-Protokolle sollen anschließend in den Laboren der NORIKA und der Genbank etabliert, und die dafür notwendigen technischen Vorraussetzungen geschaffen werden. Das, für die Untersuchungen zur Sortenidentifizierung, sowie der genetischen und züchterischen Ressourcen, ausgewählte Pflanzenmaterial, wird durch die NORIKA und die Genbank in vitro und in situ bereitgestellt und erhalten. Der Einsatz von neuen molekularen Markern zur Analyse der genetischen Ressourcen im Zuchtmaterial, sowie des Genoms von Kreuzungsnachkommen wird die Effizienz der Sortenzüchtung deutlich verbessern. Die Nutzung neuer, markerbasierter Methoden zur Prüfung der Sortenidentität und -reinheit wird zudem zur Verbesserung der Qualitätssicherung beitragen.
Das Projekt "Teilprojekt C: Entwicklung von Retrotransposon-basierten molekularen Werkzeugen für Züchtung, Sortenidentifizierung und Genbankerhaltung von Kartoffeln - Retrokartoffel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ist es, molekulare Verfahren der universitären Grundlagenforschung in der züchterischen und Genbank-Praxis zu etablieren und einzusetzen. Die an der TU Dresden entwickelten molekularen Werkzeuge sollen in der mittelständischen Kartoffelzüchtung (NORIKA GmbH) und in der Genbank (Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung) genutzt werden An der TU Dresden werden aus der Kulturkartoffel SINEs (Short Interspersed Nuclear Elements) isoliert, molekular charakterisiert und zu einem innovativen molekularen Markersystem (ISAP) entwickelt. Im Projekt werden ISAP-Marker im praktischen Züchtungsbetrieb im Rahmen der Genomdiagnostik (Sortenzüchtung, Sortenidentifizierung und Sortenreinheit) wie auch bei der Optimierung von in vitro-Erhaltungstechniken eingeführt und angewendet. Die Umsetzung der Projektziele ist im Hinblick auf die zunehmenden Anforderungen an Qualitätsmanagement und Koexistenz in der Landwirtschaft von großer Bedeutung. Gleichzeitig wird das ISAP-Markersystem für die effiziente Genotypisierung von Akzessionen in der Genbank (Duplikatanalyse, unterschiedliche Erhaltungsstrategien) sowie für die Evaluierung der Biodiversität von genetischen Ressourcen in der Genbank genutzt. Das Potential der ISAP-Technologie für die Entwicklung von molekularen Markern, die mit agronomisch wichtigen Merkmalen (Resistenzen, Stresstoleranz) gekoppelt sind, gewährleistet die wissenschaftliche und wirtschaftliche Anschlussfähigkeit des Projekts.