Die genetische Kontrolle morphologischer und ionimscher Anpassung während der Kolonisation Indiens durch Körneramarant

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Stetter
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445916695

Der Klimawandel und das rapide Bevölkerungswachstum stellen die Nahrungsmittelproduktion vor eine große Herausforderung. Kulturpflanzen mit hoher Nährstoffqualität, wie zum Beispiel Körneramarant, haben ein hohes Potential zur Ernährungssicherung der Zukunft beizutragen. Um zu verstehen wie Pflanzen sich an veränderte Umwelten anpassen können, ist detailliertes Wissen über die genetische Vielfalt und anpassungsrelevante Merkmale notwendig. Anpassungsmerkmale beinhalten nicht nur morphologische, sondern auch physiologische und intrinsische Merkmale, wie das Pflanzenionom. Die weltweite Ausbreitung von Kulturpflanzen ist ideal, um die Anpassung an neue Umwelten zu untersuchen. Auch vernachlässigte Kulturpflanzen haben sich im letzten Jahrtausend über ihr Donestikationszentrum hinaus ausgebreitet. Bevor Körneramarant sich ausbreitete, wurden drei Arten unabhängig voneinander vom gleichen Vorfahren domestiziert. Später kolonisierte Amarant auch Indien, wo sich in den letzten 400 Jahren lokale Landrassen, die gut an ihre neue Umwelt angepasst sind, entwickelten. Unsere Vorarbeiten deuten darauf hin, dass alle drei domestizierten Arten zu heutigen indischen Landrassen beitrugen. Darüber hinaus ist zu vermuten, dass lokale angepasste wilde Amarantarten adaptive genetische Variation zur Anpassung der Kulturpflanze an die neue Umwelt beisteuerten. In diesem Projekt verbinden wir Populations-, quantitative und molekulare Genetik, um die Anpassung während der Ausbreitung von Kulturpflanzen zu verstehen. Mit der Einführung von Amarant nach Indien, werden wir die morphologischen, ionomischen und genomischen Veränderungen untersuchen, um die Herkunft adaptiver genetischer Variation zu verstehen. Darüber hinaus werden wir die molekulare Basis agronomischer und qualitätsrelevanter Merkmale beleuchten. Wir haben vor, die Funktion von Schlüsselkandidatengenen mit Hilfe von Expressionsanalysen und Genomeditierung in Amarant zu validieren. Diese deutsch-indische Kollaboration bringt die Pflanzenzüchtungsforschung und ionomische Expertise des indischen Partners mit der evolutionsgenomischen Expertise des deutschen Partners zusammen, um Synergien dieser Felder zu nutzen. Im speziellen, werden wir 300 Körneramarantakzessionen an drei unterschiedlichen Standorten in Indian morphologisch und ionomisch vergleichen. Diese Daten werden wir mit genomweiten genetischen Markerdaten verbinden, um adaptive Variation zu detektieren und Gene, die für die Anpassung relevant sind, funktionell validieren. Der Vergleich mit genetischer Variation von lokalen Wildarten wird es erlauben, deren Beitrag zur Anpassung von Körneramarant zu verstehen. Durch dieses gemeinschaftliche Projekt werden wir zum Verständnis, wie Kulturpflanzen sich an neue Umwelten anpassen und welche Quellen adaptiver Variation vorhanden sind, beitragen. Wir planen Gene zu identifizieren, die den Nährstoffgehalt regulieren und deshalb zur Verbesserung der Amarantqualität und zu Ertragssteigerungen beitragen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Indien
• Partnerorganisation: Department of Biotechnology (DBT) ; Ministry of Science and Technology
• Kooperationspartner: Dinesh Joshi, Ph.D.