Smart Breeding bzw. MAS (marker assisted selection) wird zunehmend in der Nutzpflanzenzüchtung eingesetzt und kann durch die Nutzung genetischer Ressourcen zum Erhalt der Biodiversität beitragen. Vor diesem Hintergrund sollte das Vorhaben die Potenziale dieser innovativen Technologie für die Nutzpflanzenzüchtung und den Erhalt der Biodiversität untersuchen.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landessaatzuchtanstalt (720) durchgeführt. Das übergeordnete Ziel von GeneBank2.0 ist es, die Ex-situ-Weizensammlung des IPK in eine aktiv in der Züchtung genutzte Sammlung umzuwandeln, indem ein integrierter Ansatz angewendet wird, der modernste Genomik, Phänomik, Biodiversitätsinformatik und Präzisionszüchtung umfasst. Strategien zur Nutzung genetischer Ressourcen reichen von der Identifikation von Punktmutationen bis hin zu Gameten mit hohem Zuchtwert. Die in den ersten beiden Phasen entwickelten und begonnenen PreBreeding Strategien werden in der dritten Projektphase weitergeführt. Das bezieht sich im Wesentlichen auf die Nutzung wertvoller neuer Allele und Gene für die Merkmale Kornertrag, Antherenextrusion sowie Braunrost-, Gelbrost- und Mehltauresistenz. Wir werden den molekularen Atlas der Weizen-Akzessionen der IPK ex situ Genbank um wilde Verwandte erweitern und zwei Genotypen als Beitrag zu internationalen Initiativen de novo sequenzieren. Unter Nutzung der Macrobot-Plattform sollen neue, in der Züchtung noch nicht verwendete Resistenzloci gegen Mehltau, Gelbrost und Blattrost feinkartiert und validiert werden. Ziel ist es, eine öffentlich zugängliche Bibliothek von Donoren, die Träger seltener, bisher in der Züchtung nicht genutzter Resistenzloci gegen verschiedene Rassen von Mehltau, Gelbrost und Blattrost sind, aufzubauen. Bei der Suche nach neuen Merkmalen liegt der Schwerpunkt auf der genetischen Variation für eine offene Weizenblüte, da dies für die Hybridweizenzüchtung wichtig ist. Weiterhin werden genombasierte Präzisionsvorzuchtprogramme fortgesetzt, um den Nutzen genetischer Ressourcen als Donoren wertvoller Variation für komplex vererbte Merkmale zu belegen. Die umfangreichen Daten werden mit einer speziell angepassten Biodiversitäts-Informatik-Toolbox analysiert und sollen interoperabel mit weiteren internationalen Initiativen im Rahmen eines Informationssystems verfügbar gemacht werden.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NPZ Innovation GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht darin, ausgehend von genomisch selektierten, stickstoffeffizienteren Winterrapshybriden in einem mehrstufigen Ansatz optimierte Anbauverfahren zu entwickeln, die bei deutlich niedrigerer Stickstoffzufuhr höhere und stabile Rapserträge und geringere N-Bilanzüberschüsse realisieren. Das Projekt verfolgt die Hypothesen, dass sowohl durch die Einzelfaktoren i) Genotyp, ii) Düngerform und iii) Saattechnik, aber insbesondere durch eine abgestimmte Kombination der genannten Faktoren, Einfluss auf die Reduktion der N-Bilanzüberschüsse bei gleichem oder sogar höherem Ertrag genommen werden kann. Daher sollen im Projekt NaWiRa nährstoffeffizientere Winterrapshybriden identifiziert und die Wechselwirkung zwischen Hybriden, der Stickstoffdüngung und einer optimierten Standraumverteilung durch Gleichstandsaat untersucht werden. Die Analyse dieser vielschichtigen Wechselwirkungen soll Antworten auf die Frage geben, wie genomische Selektion, Stickstoffdüngerapplikation und Saattechnik aufeinander abzustimmen sind, um eine bestmögliche Nutzung des Stickstoffdüngers zu erzielen und dadurch die Nachhaltigkeit des Winterrapsanbaus zu verbessern. Dies soll den Startpunkt für neue, zukunftsweisende Anbausysteme im Winterraps darstellen. Ausgehend von den hier gewonnenen Erkenntnissen zur Optimierung der Genotyp-Düngung-Saattechnik-Interkationen soll der Weg für z.B. eine GPS-gesteuerte mechanische Unkrautkontrolle geebnet und darüber hinaus die Entwicklung in Richtung Spot-Farming vorangetrieben werden. Letzteres soll perspektivisch durch eine georeferenzierte Positionierung der Pflanzen eine pflanzenspezifische robotergesteuerte Düngerapplikation erlauben.
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KWS LOCHOW GMBH durchgeführt. Das übergeordnete Ziel von GeneBank2.0 ist es, die Ex-situ-Weizensammlung des IPK in eine aktiv in der Züchtung genutzte Sammlung umzuwandeln, indem ein integrierter Ansatz angewendet wird, der modernste Genomik, Phänomik, Biodiversitätsinformatik und Präzisionszüchtung umfasst. Strategien zur Nutzung genetischer Ressourcen reichen von der Identifikation von Punktmutationen bis hin zu Gameten mit hohem Zuchtwert. Die in den ersten beiden Phasen entwickelten und begonnenen PreBreeding Strategien werden in der dritten Projektphase weitergeführt. Das bezieht sich im Wesentlichen auf die Nutzung wertvoller neuer Allele und Gene für die Merkmale Kornertrag, Antherenextrusion sowie Braunrost-, Gelbrost- und Mehltauresistenz.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Das übergeordnete Ziel von GeneBank2.0 ist es, die Ex-situ-Weizensammlung des IPK in eine aktiv in der Züchtung genutzte Sammlung umzuwandeln, indem ein integrierter Ansatz angewendet wird, der modernste Genomik, Phänomik, Biodiversitätsinformatik und Präzisionszüchtung umfasst. Strategien zur Nutzung genetischer Ressourcen reichen von der Identifikation von Punktmutationen bis hin zu Gameten mit hohem Zuchtwert. Die in den ersten beiden Phasen entwickelten und begonnenen PreBreeding Strategien werden in der dritten Projektphase weitergeführt. Das bezieht sich im Wesentlichen auf die Nutzung wertvoller neuer Allele und Gene für die Merkmale Kornertrag, Antherenextrusion sowie Braunrost-, Gelbrost- und Mehltauresistenz.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz durchgeführt. Das übergeordnete Ziel von GeneBank2.0 ist es, die Ex-situ-Weizensammlung des IPK in eine aktiv in der Züchtung genutzte Sammlung umzuwandeln, indem ein integrierter Ansatz angewendet wird, der modernste Genomik, Phänomik, Biodiversitätsinformatik und Präzisionszüchtung umfasst. Strategien zur Nutzung genetischer Ressourcen reichen von der Identifikation von Punktmutationen bis hin zu Gameten mit hohem Zuchtwert. Die in den ersten beiden Phasen entwickelten und begonnenen PreBreeding Strategien werden in der dritten Projektphase weitergeführt. Das bezieht sich im Wesentlichen auf die Nutzung wertvoller neuer Allele und Gene für die Merkmale Kornertrag, Antherenextrusion sowie Braunrost-, Gelbrost- und Mehltauresistenz.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Materialentwicklung, Feldversuchsdurchführung und Implementierung sensorgestützter Phänotypisierungsmethoden (SaKa)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SaKa Pflanzenzucht GmbH & Co. KG, Zuchtstation Windeby durchgeführt. Kartoffelstärke kann sehr vielseitig eingesetzt werden und ist ein wichtiger Baustein der Nationalen Bioökonomie-Strategie Deutschlands. Im Vergleich zu überwiegend monogen vererbten Merkmalen wie manchen Krankheitsresistenzen sind quantitative Merkmale wie der Knollen- oder Stärkeertrag züchterisch schwieriger zu bearbeiten. Autotetraploidie, geringer Vermehrungskoeffizient und eine Vielzahl relevanter Selektionsmerkmale mindern den Zuchtfortschritt in quantitativen Merkmalen bei Kartoffeln zusätzlich. Verfahren der prädiktiven Züchtung wie genomische Selektion versprechen daher einen großen Nutzen in der Kartoffelzüchtung. In der vorausgegangenen Projektphase (PotatoTools) wurden genomische und statistische Werkzeuge zur prädiktiven Stärkekartoffelzüchtung aber auch erste Vorhersagemodelle entwickelt. Das Hauptziel des vorliegenden Vorhabens ist es nun, unter Nutzung der bereits entwickelten genomischen Ressourcen wesentliche Fragen zum Einsatz prädiktiver Verfahren in der Kartoffelzüchtung zu beantworten. Im Detail planen wir die (i) Erhöhung der Repräsentativität des Sets an strukturellen Genomvarianten durch Erweiterung des Resequenzierungspanels, (ii) Abschätzung der Genauigkeit der Leistungsvorhersage über Materialgruppen unterschiedlichen Verwandtschaftsgrads hinweg sowie der Genauigkeit der Vorhersage von Populationsmittel und Spaltungsvarianz, (iii) Evaluation der Vorhersagegenauigkeit von spektroskopisch erfassten Prädiktoren vgl. zu molekulargenetischen Prädiktoren und (iv) Optimierung von Kartoffelzüchtungsprogrammen hinsichtlich des genutzten Züchtungsschemas und der idealen Balance zwischen kurz- und langfristigem Selektionsgewinn. Mit dem in diesem Projekt gewonnen Wissen wird die prädiktive Züchtung für quantitativ vererbte Merkmale der Kartoffel weiter verbessert sowie für den routinemäßigen Einsatz vorbereitet werden.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht darin, ausgehend von genomisch selektierten, stickstoffeffizienteren Winterrapshybriden in einem mehrstufigen Ansatz optimierte Anbauverfahren zu entwickeln, die bei deutlich niedrigerer Stickstoffzufuhr höhere und stabile Rapserträge und geringere N-Bilanzüberschüsse realisieren. Das Projekt verfolgt die Hypothesen, dass sowohl durch die Einzelfaktoren i) Genotyp, ii) Düngerform und iii) Saattechnik, aber insbesondere durch eine abgestimmte Kombination der genannten Faktoren, Einfluss auf die Reduktion der N-Bilanzüberschüsse bei gleichem oder sogar höherem Ertrag genommen werden kann. Daher sollen im Projekt NaWiRa nährstoffeffizientere Winterrapshybriden identifiziert und die Wechselwirkung zwischen Hybriden, der Stickstoffdüngung und einer optimierten Standraumverteilung durch Gleichstandsaat untersucht werden. Die Analyse dieser vielschichtigen Wechselwirkungen soll Antworten auf die Frage geben, wie genomische Selektion, Stickstoffdüngerapplikation und Saattechnik aufeinander abzustimmen sind, um eine bestmögliche Nutzung des Stickstoffdüngers zu erzielen und dadurch die Nachhaltigkeit des Winterrapsanbaus zu verbessern. Dies soll den Startpunkt für neue, zukunftsweisende Anbausysteme im Winterraps darstellen. Ausgehend von den hier gewonnenen Erkenntnissen zur Optimierung der Genotyp-Düngung-Saattechnik-Interkationen soll der Weg für z.B. eine GPS-gesteuerte mechanische Unkrautkontrolle geebnet und darüber hinaus die Entwicklung in Richtung Spot-Farming vorangetrieben werden. Letzteres soll perspektivisch durch eine georeferenzierte Positionierung der Pflanzen eine pflanzenspezifische robotergesteuerte Düngerapplikation erlauben.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz durchgeführt. Das Ziel des Projektes besteht darin, ausgehend von genomisch selektierten, stickstoffeffizienteren Winterrapshybriden in einem mehrstufigen Ansatz optimierte Anbauverfahren zu entwickeln, die bei deutlich niedrigerer Stickstoffzufuhr höhere und stabile Rapserträge und geringere N-Bilanzüberschüsse realisieren. Das Projekt verfolgt die Hypothesen, dass sowohl durch die Einzelfaktoren i) Genotyp, ii) Düngerform und iii) Saattechnik, aber insbesondere durch eine abgestimmte Kombination der genannten Faktoren, Einfluss auf die Reduktion der N-Bilanzüberschüsse bei gleichem oder sogar höherem Ertrag genommen werden kann. Daher sollen im Projekt NaWiRa nährstoffeffizientere Winterrapshybriden identifiziert und die Wechselwirkung zwischen Hybriden, der Stickstoffdüngung und einer optimierten Standraumverteilung durch Gleichstandsaat untersucht werden. Die Analyse dieser vielschichtigen Wechselwirkungen soll Antworten auf die Frage geben, wie genomische Selektion, Stickstoffdüngerapplikation und Saattechnik aufeinander abzustimmen sind, um eine bestmögliche Nutzung des Stickstoffdüngers zu erzielen und dadurch die Nachhaltigkeit des Winterrapsanbaus zu verbessern. Dies soll den Startpunkt für neue, zukunftsweisende Anbausysteme im Winterraps darstellen. Ausgehend von den hier gewonnenen Erkenntnissen zur Optimierung der Genotyp-Düngung-Saattechnik-Interkationen soll der Weg für z.B. eine GPS-gesteuerte mechanische Unkrautkontrolle geebnet und darüber hinaus die Entwicklung in Richtung Spot-Farming vorangetrieben werden. Letzteres soll perspektivisch durch eine georeferenzierte Positionierung der Pflanzen eine pflanzenspezifische robotergesteuerte Düngerapplikation erlauben.
Das Projekt "Experimentelle Anwendung und Erweiterung von Werkzeugen zur prädiktiven Züchtung in Kartoffel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Züchtungsforschung an landwirtschaftlichen Kulturen durchgeführt. Kartoffelstärke kann sehr vielseitig eingesetzt werden und ist ein wichtiger Baustein der Nationalen Bioökonomie-Strategie Deutschlands. Im Vergleich zu überwiegend monogen vererbten Merkmalen wie manchen Krankheitsresistenzen sind quantitative Merkmale wie der Knollen- oder Stärkeertrag züchterisch schwieriger zu bearbeiten. Autotetraploidie, geringer Vermehrungskoeffizient und eine Vielzahl relevanter Selektionsmerkmale mindern den Zuchtfortschritt in quantitativen Merkmalen bei Kartoffeln zusätzlich. Verfahren der prädiktiven Züchtung wie genomische Selektion versprechen daher einen großen Nutzen in der Kartoffelzüchtung. In der vorausgegangenen Projektphase (PotatoTools) wurden genomische und statistische Werkzeuge zur prädiktiven Stärkekartoffelzüchtung aber auch erste Vorhersagemodelle entwickelt. Das Hauptziel des vorliegenden Vorhabens ist es nun, unter Nutzung der bereits entwickelten genomischen Ressourcen wesentliche Fragen zum Einsatz prädiktiver Verfahren in der Kartoffelzüchtung zu beantworten. Im Detail planen wir die (i) Erhöhung der Repräsentativität des Sets an strukturellen Genomvarianten durch Erweiterung des Resequenzierungspanels, (ii) Abschätzung der Genauigkeit der Leistungsvorhersage über Materialgruppen unterschiedlichen Verwandtschaftsgrads hinweg sowie der Genauigkeit der Vorhersage von Populationsmittel und Spaltungsvarianz, (iii) Evaluation der Vorhersagegenauigkeit von spektroskopisch erfassten Prädiktoren vgl. zu molekulargenetischen Prädiktoren und (iv) Optimierung von Kartoffelzüchtungsprogrammen hinsichtlich des genutzten Züchtungsschemas und der idealen Balance zwischen kurz- und langfristigem Selektionsgewinn. Mit dem in diesem Projekt gewonnen Wissen wird die prädiktive Züchtung für quantitativ vererbte Merkmale der Kartoffel weiter verbessert sowie für den routinemäßigen Einsatz vorbereitet werden.
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