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Projekt
"Allele mining" in Wildgersten: Identifikation von neuen exotischen Genen, welche den Blühzeitpunkt in der Gersten "nested association mapping" (NAM) Population HEB-25 kontrollieren.
Antragsteller
Dr. Jochen Kumlehn; Professor Dr. Klaus Pillen
Fachliche Zuordnung
Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
Förderung
Förderung von 2011 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 197422382
Während der zweiten Phase des PP-9-Projekts planen wir, die Funktion von Hauptgenen der Blühregulation in der Wildgerstenpopulation HEB-25 in drei Arbeitspakten, AP, zu studieren.AP1, QTL-Klonierung - Wir werden in Kooperation mit Prof. Dr. Andy Flavell, University of Dundee, UK, ein Wildgen der Gerste klonieren, welches in HEB-25 an einem neu kartierten QTL auf Chromosom 4H die späte Blüte kontrolliert. Basierend auf exome capture Sequenzdaten der 1.420 HEB-Linien werden zunächst zwei Kandidatengene selektiert, welche zwischen frühen und späten Blühgruppen aus rekombinanten HEB-Linien gebildet werden. Diese werden anschließend über drei transgene Ansätze näher untersucht. Dies sind die Überexpression und der knock-out-knock-down der Wildallele sowie der Promotor-Reporter Assay der Wildallele. Während die ersten beiden Ansätze dazu dienen, das gesuchte Gen durch die Änderung des Blühphänotyps zu validieren, dient der dritte Ansatz dazu, die räumliche und zeitliche Expression der Kandidatengene aufzuklären.WP2, Funktionelle Allelsuche - Wir werden die Variation der Alleleffekte der 25 exotischen HEB-Donoren an den vier Hauptblühgenen Ppd-H1, denso, Vrn-H2 und Vrn-H3 charakterisieren. Dafür werden 12 dominante exotische Haplotypen der bekannten Hauptblühgene aus HEB-Linien kloniert und verwendet, um transgene Überexpressionslinien im genetischen Hintergrund der rezessiven Kultursommergerstensorte Golden Promise zu erstellen. Die Blüheffekte der Transformanden werden anschließend untersucht, um neue allelische Varianten zu beschreiben, die veränderte Blühphänotypen zeigen.WP3, Stresstoleranz - Wir werden die Wirkung der Blüheffekte von bekannten Hauptblühgenen auf den Ertrag und seine Wechselwirkung mit der abiotischen Stresstoleranz auf einer globalen Stufe untersuchen. Dafür werden wir 48 HEB-Linien selektieren, welche eine Variation im Blühzeitpunkt zeigen und zugleich für die vier Hauptblühgene Ppd-H1, denso, VrnH1 und Vrn-H3 auf den Chromosomen 2H, 3H, 5H und 7H segregieren. Diese HEB-Linien werden in den Jahren 2015 und 2016 in Feldparzellen unter zwei Behandlungen - Stress versus Kontrolle - und in vier Wiederholungen an weltweit fünf Standorten geprüft. Die nachfolgende Modellierung der untersuchten agronomischen Merkmale erlauben eine Quantifizierung des Einflusses der untersuchten Hauptblühgene auf den Ertrag und die Stresstoleranz. Da die geprüften Standorte eine große Streuung entlang der Breitengrade aufweisen, können vorteilhafte exotische Blühallele selektiert werden, welche an den Standorten positiv auf die unterschiedlichen Tageslängen reagieren.Die Partner, ihre Institutionen und der jeweils untersuchte abiotische Stress werden im Folgenden aufgeführt:1. Prof. Dr. Jason Eglinton, University of Adelaide, Australien, Trockenstress2. Prof. Dr. Mark Tester, KAUST, Saudi-Arabien, Salzstress3. Dr. Michael Baum, ICARDA, Jordanien, Hitzestress4. Dr. William Thomas, James Hutton Institute, Dundee, Stickstoffmangel.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
