Reaktion und Adaptation der Gerste auf sich wandelnde Umweltbedingungen.

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Kerstin Neumann; Professor Dr. Klaus Pillen; Professor Dr. Reimund P. Rötter
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459539744

Anbau und Ertrag von Nutzpflanzen sind durch tägliche und jahreszeitliche Schwankungen der Umwelt in Bezug auf Wasser, Temperatur, Licht und Nährstoffversorgung bedroht, welche durch den Klimawandel noch verschärft werden. Die strategische Herausforderung für Pflanzenzüchter besteht darin, den Ertrag, z.B. der Gerste (Hordeum vulgaris) zu maximieren und gleichzeitig die Verluste aufgrund von Umweltschwankungen zu minimieren. Die natürliche bzw. die menschliche Selektion von nützlichen Stoffwechselwegen, Genen und Allelen hat es Wildgersten und Kulturgersten ermöglicht, sich an ein breites Spektrum von Umwelten anzupassen. Während einige Gen-Netzwerke der pflanzlichen Leistung bereits weitgehend aufgeklärt wurden (z.B. die Blütezeit), sind viele noch wenig verstanden. Dank der kürzlich erreichten Verfügbarkeit qualitativ hochwertiger vollständiger Genomsequenzen und neuer genetischer Werkzeuge können Stressantwort-Netzwerke nun direkt bei Kulturpflanzen wie Gerste aufgeklärt werden, wodurch eine direkte Verbindung zwischen Stressantwort und landwirtschaftlichem Ertrag hergestellt werden kann. Das BRACE-Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, die Komponenten abiotischer Stressreaktionen aufzuklären und Gene und Allele zu identifizieren, die für die Resilienz benötigt werden, indem spezialisierte Populationen von Wild- und Kulturgerste sowie Genotypen mit mutierten Kandidatengenen für die Stressresilienz verwendet werden. Die vom Partner MLU entwickelte hochdivergente NAM-(Nested Association Mapping) Population HEB-25 enthält Gene und Allele, die für die Stressresilienz erforderlich sind, wie aus bisher 19 Studien mit der HEB-25-Population hervorgeht. In BRACE wollen wir testen, ob bestimmte Allele der Wildgerste identifiziert und selektiert werden können, um die Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit unter Labor- bzw. Feldbedingungen zu verbessern, und ob diese Allele erfolgreich auf lokal angepasste Elitegerstensorten übertragen werden können. Ein Satz von 400 HEB-Wildgerstenlinien wird dazu auf modernsten Umwelt- und Phänotypisierungs-Plattformen eingehend charakterisiert, wie z.B. Gasaustauschkammern, Hochdurchsatz-Gewächshäuser und experimentelle Feldstationen. In einem multidisziplinären Ansatz werden die Reaktionen auf Trockenstress biochemisch, physiologisch, genetisch, genomisch und durch Simulationsmodelle mit Bezug auf Genfunktion und Alleldiversität analysiert. Informationen über Pfade, Alleldiversität sowie Nutzpflanzensimulations- und Ideotypmodelle werden integriert, um Mechanismen aufzudecken und Gene und Allele aus verbesserten Vorhersagemodellen für die stressabhängige Leistung von Gerste zu liefern. Öffentliche und private Züchtungsorganisationen, die ihren Sitz in Europa bzw. in benachbarten Gerstenanbaugebieten (d.h. in der Türkei und in Nordafrika) haben, werden verbesserte Gersten-Genotypen und das daraus gewonnene Wissen gemeinsam nutzen, um Sorten zu entwickeln, die besser an zukünftige Klimabedingungen angepasst sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Estland, Finnland, Libanon, Türkei
• Partnerorganisation: TÜBITAK The Scientific and Technology Research Council of Turkey
• Anwendungspartner: Maa- ja metsätalousministeriö; Ministry of Rural Affairs of the Republic of Estonia
• Mitverantwortliche: Gennady Bracho Mujica, Ph.D.; Dr. Nicole Costa Resende; Dr. Andreas Maurer; Dr. Thomas Schmutzer
• Kooperationspartner: Dr. Michael Baum; Professor Dr. Hannes Kollist; Professor Dr. Alan Schulman; Professor Dr. Hakan Özkan