Kartierung der genetischen Vielfalt von Aegilops longissima mittels eines mehrstufigen Ansatzes und deren Nutzung für die Entwicklung von rostresistentem und salztolerantem Weizen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Nadia Kamal; Martin Mascher, Ph.D., seit 10/2025
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560945069

Kartierung der genetischen Vielfalt von Aegilops longissima durch einen mehrstufigen Ansatz und seine Verwendung zur Entwicklung von rostresistentem und salztolerantem Weizen Weichweizen (Triticum aestivum L.) spielt eine zentrale Rolle im globalen Ernährungssystem und liefert etwa 20 % der vom Menschen konsumierten Proteine und Kalorien. Obwohl die globale Weizenproduktion über viele Jahre stabil geblieben ist und leicht gestiegen ist, steht sie zunehmend unter Druck durch Klimawandel, Krankheitserreger und Schädlinge. Diese Herausforderungen, die durch das rapide Bevölkerungswachstum verstärkt werden, stellen ein erhebliches Risiko für die weltweite Ernährungssicherheit dar. Die Diversifizierung und Intensivierung der Weizenzüchtung sind daher essenziell, insbesondere die Entwicklung krankheits- und klimaresilienter Weizensorten, um eine nachhaltige Weizenproduktion zu gewährleisten, die den aktuellen und zukünftigen Bedürfnissen gerecht wird. Unser Projekt stützt sich auf ein gut entwickeltes Diversitätspanel und andere Ressourcen sowie auf Vorarbeiten, die einen Machbarkeitsnachweis der Hauptansätze liefern, einschließlich der Identifizierung und teilweisen Charakterisierung von Kandidatengenen. In der geplanten Studie wollen wir die genomischen und genetischen Ressourcen für Ae. longissima, eine Weizen-Verwandte mit D-Genom, die viele wünschenswerte Eigenschaften enthält, erweitern und sie zur Identifizierung und Untersuchung von Genen nutzen, die die Salztoleranz verbessern und Resistenz gegen Rostpathogene verleihen – zwei der größten Einschränkungen der Weizenproduktion. Um dieses Ziel zu erreichen, wenden wir einen mehrstufigen Ansatz an, der folgende Arbeitspakete umfasst: (1) Entwicklung robuster genomischer Ressourcen für Ae. longissima, einschließlich eines qualitativ hochwertigen Pangenoms, eines Diversitätspanels mit 270 Akzessionen und genomweiter Genexpressionsdaten. (2) Nutzung der genomischen Ressourcen zur Beantwortung grundlegender Fragen zur Vielfalt und Evolution von Ae. longissima. (3) Verwendung der genetischen und genomischen Ressourcen zur Identifizierung und Isolierung neuartiger Gene und Metaboliten, die zur Rostresistenz beitragen und die Pflanzenleistung unter Salzstress verbessern. Der Hauptansatz zur Erreichung dieses Ziels umfasst ein kombiniertes Screening aus Phänotypisierung, gekoppelt mit Expressionsanalyse, Metabolomanalyse und Identifizierung assoziierter Gene und Metaboliten durch GWAS. (4) Tiefgehende Untersuchung ausgewählter Gene und Metaboliten, die zur Rost- und Salzstressresistenz beitragen. Das Ziel ist es, Erkenntnisse über die Wirkungsweise der identifizierten Gene zu gewinnen und deren Wirkmechanismen zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• Partnerorganisation: The Israel Science Foundation
• Kooperationspartner: Dr. Nir Sade, Ph.D.; Professor Dr. Amir Sharon, Ph.D.
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Raz Avni, bis 10/2025