Verbesserte Ölproduktion in Camelina durch Modulation der Samenschleimbiosynthese

• Antragsteller: Professor Dr. Björn Usadel
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 284096413

Der Leindotter (Camelina sativa) entwickelt sich derzeit als alternative Ölsaat aufgrund seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber ungünstigen Wachstumsbedingungen einerseits und der erzielten Ölqualität anderseits. Der Leindotter ist eine alte Nutzpflanze, in die in letzter Zeit allerdings kaum Züchtungsarbeit geflossen ist, so dass es ein enormes Potenzial für eine Steigerung des Ertrages gibt. Bislang ist die Entwicklung des agronomischen Potentials des Leindotters allerdings begrenzt, da bisher nur wenig genetische und genomische Ressourcen verfügbar sind.Höhere Ölgehalte wurden in Arabidopsis, einem nahen Verwandten des Leindotters, durch eine Verringerung der Produktion der Samenschleimpolysaccharide mittels einer Mutation eines Transkriptionsfaktors erreicht. Diese Polysaccharide akkumulieren in den Epidermiszellen der Samenschale während der Samenentwicklung und werden während der Imbibition freigesetzt. Die Schleimpolysaccharide wirken als Emulgatoren und sequestrieren Öl, daher sollte ihre Entfernung aus Samen eine Extrahierbarkeit von Ölen stark verbessern.Im CASOM Projekt wollen wir daher den Ölgehalt des Leindotters durch eine verringerte Samenschleimproduktion erhöhen. Dieses wird zunächst in einer Machbarkeitsstudie durch spezifische Mutation von zwei Leindotter Transkriptionsfaktoren, die in Arabidopsis eine Rolle bei der Samenschleimproduktion spielen, untersucht.Eine neuartige Saatgutmikropresse wird genutzt, um dann den Ölgehalt so veränderter Leindottersamen zu testen. Ebenso wird eine molekulargenetische Charakterisierung eines der Transkriptionsfaktoren durchgeführt werden. Parallel dazu werden transkriptomische Studien sowie genomweite Assoziationsstudien (GWAS) verwendet werden, um neue Genkandidaten zu identifizieren, die verwendet werden können, um die Samenschleimproduktion zu modifizieren und so eine Verbesserungen des Ölgehaltes zu erreichen. Hierbei werden Transkriptdaten für die epidermalen Zellen des Samen in verschiedenen Entwicklungsstadien aufgenommen werden. Für GWAS werden Sequenzpolymorphismen von Resequenzierungen für rund 200 Leindottersorten identifiziert werden. Diese Daten werden auch zu unserer Charakterisierung der genetischen Variabilität innerhalb des Leindotters beitragen. Die Transkript- und Genom-Sequenzdaten werden in einer benutzerfreundlichen Web-Ressource frei verfügbar gemacht werden und somit zur Verbesserung des Leindotters in zukünftigen Studien zur Verfügung stehen. Das CASOM Projekt umfasst die Zusammenarbeit eines französischen und eines deutschen Partners mit komplementären Know-How und langjähriger Erfahrung auf dem Gebiet der Samenschleimproduktion. Die primären Ziele CASOMs sind (1), zu bestätigen, dass die Verringerung der Samenschleimproduktion in Arabidopsis und Camelina durch Mutationen in Transkriptionsfaktoren den Ölgehalt und dessen Extrahierbarkeit erhöhen kann und (2) die Identifikation neuer Targets für die Modulation der Leindotter Samenschleimproduktion.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerin: Helen North, Ph.D.