BARLEY-NAM: Lokalisierung exotischer Gene, welche agronomische Merkmale unter Stress kontrollieren mit Hilfe einer Wildgersten- "nested association mapping" (NAM)-Population.

• Antragsteller: Dr. David Jaques Bonfil; Professor Dr. Andrew John Flavell; Dr. Eyal Fridman, Ph.D.; Professor Dr. Frank Ordon; Professor Dr. Klaus Pillen
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243731129

Die Sicherstellung einer nachhaltigen Pflanzenproduktion bedarf im Anbetracht des Klimawandels einer Revolution in der Pflanzenzüchtung, um einen hohen und nachhaltigen Ertrag auch unter wechselnden, unvorteilhaften Umweltbedingungen zu erreichen. Die verwandten Wildarten moderner Kulturarten besitzen genische Allelvarianten, die dieses Ziel unterstützen können. Deren Auffinden und Verwendung für die Pflanzenzüchtung wird in dem vorliegenden BARLEY-NAM-Projekt angestrebt.Das Projekt wird die Wildgerste (Hordeum vulgare ssp. spontaneum) als Modell nutzen und neue genomische und Züchtungswerkzeuge anwenden, um die Leistung der Kulturgerste unter abiotischen und biotischen Stress zu erhöhen. Dazu wird die nested association mapping (NAM)-Methode mit der weltweit ersten Gersten-NAM-Population (HEB-25) eingesetzt. HEB-25 besteht aus 1.420 BC1S3-Linien, welche aus Kreuzungen von 25 Wildgersten mit der Kulturgerste Barke entstanden sind. Die HEB-Linien werden zunächst mit der neuartigen exome capture and next generation sequencing-Methode auf Ihre Gensequenz an 21,643 bekannten Genorten der Gerste untersucht. Wir erwarten, in den HEB-Linien ca. 400.000 SNPs zu finden. Parallel werden alle HEB-Linien in Feldversuchen in Deutschland, Schottland und Israel angebaut, um ihre Widerstandsfähigkeit gegen Stickstoffmangel, Trockenheit und Krankheitsresistenz zu prüfen. Dabei werden Phänotypdaten zu Ertragskomponenten und Inhaltsstoffen, sowie zu den wichtigen Gerstenkrankheiten Zwergrost, Gelbrost und Netzflecken erfasst. Weiterhin wird mittels remote sensing eine nicht-invasive Vorhersage der Pflanzenleistung modelliert. Die erhobenen Daten werden zentral in einer relationalen Datenbank archiviert. Die Genotyp- und Phänotypdaten werden schließlich vereint, um mit Hilfe eines genome-wide association scans (GWAS) Allele der Wildgerste zu identifizieren, welche die Leistung der untersuchten HEB-Linien unter Stress über das Niveau der Kontrollsorte Barke anheben. Aufgrund der extrem hohen genetischen Auflösung, welche durch die Populationsgröße und die Zahl der untersuchten Gensequenzen bedingt ist, wird erwartet, dass mit Hilfe der GWAS einzelne Gene nachgewiesen werden können, die für die beobachteten vorteilhaften Phänotypen verantwortlich sind. Zur späteren Überprüfung der genetischen Effekte werden spaltende, hoch-auflösende Nachkommenschaften zu den HEB-Linien erzeugt.Das BARLEY-NAM-Projekt ist aus zwei Gründen besonders wertvoll. Zum einen werden Gene nachgewiesen und charakterisiert, welche für die Leistungsfähigkeit der Kulturgerste, und darüber hinaus auch der verwandten Arten Weizen und Roggen, verantwortlich sind. Zum anderen können leistungserhöhende Allele der Wildgerste durch klassische Kreuzung in den Genpool der Kulturgerste überführt werden, um neue, verbesserte Kulturgerstensorten zu züchten und zugleich deren Grad an Biodiversität zu erhöhen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Israel
• Beteiligte Person: Dr. William Thomas