Genombasierte Vorhersagen zur Erfassung und Nutzung von Genbankakzessionen: die Sorghum-Kollektion der nationalen Genbank Ugandas als Fallstudie

• Antragsteller: Professor Dr. Rod Snowdon
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393730107

Die weltweite Landwirtschaft steht vor der großen Herausforderung, die Erträge wichtiger Kulturpflanzen als Grundlage der Ernährung der wachsenden Weltbevölkerung weiterhin zu steigern, bei gleichzeitiger Verbesserung der Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz der Pflanzenproduktion. Vor diesem Hintergrund spielen die Erfassung sowie die effiziente Nutzung von pflanzengenetischen Ressourcen als essentielle Grundlage für den Zuchtfortschritt eine entscheidende Rolle. Moderne Methoden der Hochdurchsatzgenomik bieten eine Schlüsseltechnologie zur Charakterisierung, Evaluierung und Implementierung von pflanzengenetischen Ressourcen. Jedoch befinden sich viele der relevantesten Kollektionen für weltweit bedeutende Kulturpflanzen in den Genbanken von Entwicklungsländern, die oft nicht über die Ressourcen zum Einsatz von Genomikmethoden verfügen. Beispielsweise gilt Uganda als wichtiges Genzentrum für die Diversität und Domestizierung von Sorghum, eine der wichtigsten Getreidepflanzen in Afrika und somit Grundnahrungsquelle für Millionen von Menschen. Die nationale Genbank Ugandas lagert eine umfangreiche und einzigartige Sorghumkollektion mit 2635 Akzessionen, darunter viele seltene Landrassen und Vertreter diverser Wildarten. Solche Sammlungen gelten als Reservoir für wichtige genetische und phänotypische Diversität zur Adaptation an biotische und abiotische Stressfaktoren, welche die Lebens- und Futtermittelproduktion im Züge des Klimawandels bedrohen. In Vorarbeiten hat der ugandische Partner in dieser Kollektion umfangreiche Diversität für einschlägige Zielmerkmale identifiziert. Der deutsche Partner hat umfangreiche Genomikressourcen für Sorghum entwickelt und ein Zuchtprogramm für Energie- und Futtersorghum in Mitteleuropa etabliert. Im Rahmen des DFG-Förderprogramms für Kooperationen mit Afrika sollen im vorliegenden Vorhaben komplementäre Ressourcen und Expertise beider Länder zur Verfolgung folgender Ziele eingesetzt werden:i) Erfassung der genomweiten Diversität der ugandischen Sorghum-Kollektion; ii) Definition einer representativen Core-Collection;iii) phänotypische Evaluierung der Core-Collection für Schlüsselmerkmale, mit Fokus auf Trockentoleranz als limitierender Faktor für die Produktivität in Uganda sowie Kühletoleranz im Jugendstadium als limitierender Faktor für den Anbau in Deutschland;iv) Erfassung der genetischen Architektur der Zielmerkmale;v) genomische Vorhersage der Merkmale in der Gesamtkollektion als Grundlage zur Identifizierung von wertvollen Genotypen für die Züchtung. Das Vorhaben stellt eine Fallstudie für die effektive Erfassung und Nutzung von Genbankkollektionen in Entwicklungsländern unter Verwendung neuer Genomanalysemethoden dar. Darüber hinaus erfolgt ein Wissens- und Technologietransfer zum afrikanischen Partnerland, die eine langfristige Implementierung der Ergebnisse und Methoden für die Nutzung pflanzengenetischer Ressourcen und die landwirtschaftliche Produktivitätssteigerung fördern wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Uganda
• ausländischer Mitantragsteller: Privatdozent Thomas Lapoka Odong, Ph.D.