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.
Das Projekt "Teilprojekt B: Entwicklung von Retrotransposon-basierten molekularen Werkzeugen für die Züchtung, Sortenidentifizierung und Genbankerhaltung von Kartoffeln - Retrokartoffel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Botanik, Lehrstuhl Zell- und Molekularbiologie der Pflanzen durchgeführt. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung von molekularen Verfahren der Genomanalyse für den Einsatz in der mittelständigen Pflanzenzüchtung und in Genbanksammlungen am Beispiel der Kartoffel. Das Vorhabens umfasst die Entwicklung, Testung und Auswahl von molekularen Markern, die in der anwendungsbezogenen Genomdiagnostik in der Sortenzüchtung, für die Sortenidentifizierung sowie für die Evaluierung der Biodiversität von genetischen Ressourcen eingesetzt werden sollen. Die zu entwickelnden molekularen Marker basieren auf SINEs (Short Interspersed Nuclear Elements), die eine hochamplifizierte Sequenzklasse pflanzlicher Genome darstellen. Dazu werden an der TU Dresden durch den Einsatz von molekularen Methoden SINEs aus dem Kartoffelgenom identifiziert. Die experimentelle Strategie für die Identifizierung von SINEs beinhaltet auch die Analyse von in öffentlichen Datenbanken verfügbaren DNA-Sequenzen der Kartoffel mit bioinformatorischen Ansätzen; die dafür notwendige Software soll entwickelt werden. An die Identifizierung und Klonierung von Kartoffel-SINEs schließt sich eine eingehende molekulare Charakterisierung (Sequenz, Divergenz, Subfamilienstruktur) sowie die physikalische Kartierung durch hochauflösende, multi-colour Fluoreszenz-in situ-Hybridisierung (FISH) an. Durch FISH werden abundante SINE-Familien ausgewählt, die in der Kartoffel eine genomweite Verbreitung haben. Es sollen mindestens sieben bis neun verschiedene SINE-Familien identifiziert werden, die sich für die Ableitung spezifischer Primer eignen. Diese Primer werden dann für die PCR-basierte Erzeugung robuster molekularer Marker genutzt, indem DNA-Sequenzen zwischen SINE-Kopien amplifiziert und durch Gelektrophorese separiert werden. Charakteristische Amplikons können weiterführend in sortenspezifische Marker umgewandelt werden und lassen sich direkt für die Sortenidentifizierung oder Evaluierung von Sammlungsmustern einsetzen.