Haplotyp-basierte Genomassemblierung der tetraploiden Kartoffel

• Antragsteller: Professor Dr. Korbinian Schneeberger
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514146394

Die Kartoffel ist eines der wichtigsten Grundnahrungsmittel und gehört zu den fünf am meisten angebauten Kulturpflanzen der Welt. Weltweit werden mehr als 350 Milliarden Kilogramm Kartoffeln pro Jahr produziert, mit steigender Tendenz vor allem in den Entwicklungsländern in Asien. Aber trotz dieser sozialen und wirtschaftlichen Bedeutung ist unser Wissen über die genomische Zusammensetzung moderner Kartoffelsorten vernachlässigbar, da das stark divergente und autotetraploide Genom Standard-Resequenzierungsanalysen vor ungelöste Herausforderungen stellt. In diesem Projekt schlagen wir vor, unsere neu entwickelte Genomassemblierungsmethode zu verwenden, um Haplotyp-aufgelöste Assemblierungen von zehn sorgfältig ausgewählten Kartoffeln zu erzeugen. Dafür haben wir Sorten ausgewählt, die zu Beginn der modernen Kartoffelzüchtung eingeführt und in verschiedenen Züchtungsprogrammen immer wieder verwendet wurden. Die 40 Haplotypen der zehn Kartoffeln können in vielen der gegenwärtigen Elite-Kartoffelsorten wiederfinden und die assemblierten Sequenzen der Haplotypen kann die funktionale Annotation vieler dieser zeitgenössischen Kartoffeln unterstützen. Um zu zeigen, wie diese neu generierten Haplotypsequenzen tatsächlich in der Praxis verwendet werden können, werden wir die 40 Haplotypen-Assemblierungen zu einer komplexen Referenzsequenz kombinieren (unter Verwendung von genomgraphbasierten Alignment-Algorithmen) und sie für eine breit angelegte genomische Diversitätsanalyse von mehr als 100 öffentlich verfügbaren Kartoffelgenom-Datensätzen verwenden. Auf diese Weise können wir zeigen, wie die Ressource genutzt werden kann, und gleichzeitig die genomischen Auswirkungen der modernen Kartoffelzüchtung entschlüsseln. Neben diesen Erkenntnissen werden die zusammengestellten Haplotypen und die Mittel, wie sie genutzt werden können, ein beispielloses Werkzeug für die Kartoffelforschung sein und Marker-basierte Züchtungsmethoden gezielt unterstützen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen