Forschungs- und Innovationsprojekt
WheatSustain

Winterweizen Zuchtgarten in Freising

Wissensbasierte genomische Vorhersagen für eine nachhaltige Krankheitsresistenz bei Weizen

Die Verfügbarkeit von Technologien, die Weizenzuchtlinien mit relativ geringen Kosten hochauflösend genotypisch charakterisieren, ermöglicht einen Paradigmen-Wechsel hin zur genomischen Vorhersage der Leistung und darauf basierender Selektion des Zuchtmaterials. Dadurch können Teile der kostspieligen Feldversuche ersetzt, die Selektion intensiviert und der gesamte Zuchtprozess beschleunigt werden. Die Einführung der genomischen Selektion in der Tierzüchtung zeigt, dass sich der Selektionsgewinn dadurch verdoppelt bis verdreifacht. Dieses Potenzial muss auch für die Pflanzenzüchtung erschlossen werden.

Ziel

Durch das Projekt sollen Technologien genutzt und in der Pflanzenzüchtung etabliert werden, die die genomische Vorhersage der Leistung von Zuchtmaterial erlauben und darauf basierend deren Selektion mit relativ geringem Kostenaufwand ermöglichen.

Methode

Die genomische Selektion wird im Hinblick auf die sehr wichtigen Resistenzen gegen Gelbrost und Ährenfusarium des Weizens beispielhaft untersucht. Die Resistenz gegen Gelbrost stellt das Modell für eine Resistenz dar, die wesentlich durch Hauptgene geprägt ist. Dagegen ist die Resistenz gegen Ährenfusarium durch mehrere Gene bestimmt. Übliche Anwendungsroutinen nutzen eine Vielzahl genomweit verteilter molekularer Marker, um die genomischen Zuchtwerte für die Selektionsentscheidung zu schätzen. Für komplexe Eigenschaften wird aber oft nur eine geringe Vorhersagegenauigkeit erreicht. Die grundlegende Idee des Projektes ist, die genomische Vorhersage durch relevantes biologisches Wissen zu verbessern. Insbesondere sollen Genorte, die assoziiert mit den Resistenzeigenschaften vorliegen, genutzt werden, um die genomischen Selektionsmodelle zu verbessern. Ergänzend sollen für die Gelbrostresistenz neue Markersignaturen entwickelt werden, die im Zuchtmaterial diagnostisch sind. Weitere Modelle, die phänotypische Eigenschaften wie die Halmlänge und/oder den Blühzeitpunkt berücksichtigen, sollen geprüft werden. Die verschiedenen Modelle zur genomischen Selektion werden mit Hilfe von Simulationen verglichen und stetig verbessert.

Validierung

Eine zweijährige Validierungsphase prüft die erarbeiteten Strategien direkt an Linien aus den aktuellen Zuchtprogrammen der beteiligten Unternehmen. Das Zuchtmaterial wird an mehreren Standorten bezüglich der Resistenzeigenschaften phänotypisch charakterisiert. Die Genotypisierung erfolgt mit einem etablierten 25k-SNP-DNA-Chip. Mehrere Projekttreffen und Seminarveranstaltungen werden den Wissensaustausch fördern und der Weiterbildung der Projektmitarbeiter dienen. Die statistische Kompetenz des wissenschaftlichen Nachwuchses soll gestärkt werden, damit Fachleute dem Arbeitsmarkt zur Verfügung gestellt werden können.
Projektinformation
Projektleitung: Dr. Lorenz Hartl (Züchtungsforschung Weizen und Hafer/IPZ 2c)
Projektbearbeitung: N.N.
Genehmigte Laufzeit: 01.06.2019 bis 30.05.2022
Finanzierung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Fördernummer: 031B0810

Ansprechpartner:
Arbeitsgruppe Züchtungsforschung Weizen und Hafer (IPZ 2c)
Am Gereuth 8
85354 Freising
Tel.: 08161 71-3814
Fax: 08161 71-4085
E-Mail: Pflanzenbau@LfL.bayern.de