Erschließung und Nutzung der genetischen Variation des Metalltransporters HvMTP1;2 in Halmknoten zur verbesserten Organentwicklung, Verlagerung von Spurenelementen und Biofortifikation in Gerste

• Antragsteller: Professor Dr. Nicolaus von Wirén
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505834733

Getreidepflanzen verfügen über komplexe Transportsysteme, die Mineralstoffe aneignen und zwischen den Organen bzw. innerhalb der Zellen verteilen und somit für eine ausgewogene Pflanzenentwicklung, Samenbildung und Mineralstoffzusammensetzung sorgen. Obwohl schon mehrere Membrantransporter für Mineralstoffe in Reis identifiziert wurden, stehen wissensbasierte Ansätze für eine gezielte Verbesserung der Mineralstoffzusammensetzung über Biofortifikation in Getreidesamen noch ganz am Anfang. Über Genom-weite Assoziationskartierung von Mineralstoffgehalten im Korn in Gerstenakzessionen der Genbank am IPK haben wir allelische Variationen in dem bisher unbeschriebenen Metaltransportergen MTP1;2 identifiziert, die mit veränderten Gehalten an Zink, Eisen und Mangan im Korn zusammenhängen. Unsere Vorarbeiten zeigen, dass eine Deletion von MTP1;2 über Genomeditierung insbesondere die Akkumulation von Zink in den Halmknoten und den Körnern verändert. Daher setzt sich dieses Projekt zum Ziel, die Funktion von MTP1;2 und die Bedeutung seiner genetischen Variation für die Speicherung von Mikronährstoffen in Halmknoten und für deren Akkumulation im Korn aufzudecken. Unter Kombination genetischer, molekularer und klassischer Ansätze aus der Pflanzenernährung werden wir i) zuerst die Kausalität zwischen dem identifizierten Kandidatengen und der Mineralstoffakkumulation im Korn genetisch verifizieren; ii) das Genexpressionsmuster und die funktionale Rolle von MTP1;2 und seiner allelischen Varianten für die Mineralstoffzusammensetzung im Korn aufklären; und iii) die hergestellten genomeditierten Linien mit veränderter MTP1;2-Expression einsetzen, um die Bedeutung von MTP1;2 und die von Halmknoten für die Speicherung, Detoxifizierung und Weiterleitung von Mineralstoffen wie auch für die Entwicklung oberirdischer Organe und für die Biofortifikation zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen