Identifizierung von molekularen Mechanismen und Kandidatengenen für Salzstresstoleranz bei Kartoffelgenotypen durch genomweite Assoziationsstudien

• Antragstellerin: Dr. Christin Bündig
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570362438

Die Ziele des Projekts sind in 5 Arbeitspakete aufgeteilt: AP1: Das Ziel dieses Arbeitspakets ist es, die Salzstress-Toleranz von 96 Kartoffelgenotypen in vitro mittels der Zugabe von NaCl zu untersuchen. Die gewonnenen Daten werden für GWAS-Analysen genutzt, um QTLs und Gene zu identifizieren, die mit der Salzstressreaktion assoziiert werden können. Die zu analysierenden Parameter umfassen Wachstumsparameter und osmotische Anpassung. Ziel ist es Phänotypisierungsdaten zu generieren, welche in einer GWAS Studie genutzt werden können um QTLs und darauf basierende Gene für Salzstresstoleranzantworten von tetraploiden Kartoffel zu detektieren. AP2: In diesem Arbeitspaket soll untersucht werden, ob unterschiedliche Kartoffelgenotypen, die divergent auf Salzstress reagieren, auch Unterschiede in der Aufnahme ausgewählter Nährstoffe zeigen. Für die 30 am stärksten divergierenden Genotypen des 96-Genoytypen Testsets aus Ap1 sollen die Nährstoffe Na, Cl, K, B, Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, P, Zn, S und C mittels ICP-OES analysiert werden. Es soll die Frage geklärt werden, ob divergent reagierende Genotypen unterschiedliche Nährstoff-Aufnahmemuster unter Salzstress zeigen. AP3: Dieses Arbeitspaket basiert auf einer GWAS und verknüpft phänotypische Daten aus WP1 mit genomischen Sequenzdaten des 96-Genotypen Testsets um QTLs für Salzstresstoleranz zu identifizieren. Anschließend sollen spezifische Gene identifiziert werden, welche dann im Laufe des Projekts weiter analysiert werden sollen. Osmotische Stressdaten aus einer vorangegangenen Studie werden integriert, um Überschneidungen der beiden Stressoren zu untersuchen. Ziel ist es QTLs zu detektieren, eine Kartierung dieser zu erstellen sowie spezifische Gene für Salzstressantworten von Kartoffeln zu identifizieren. Weiterführend stehen segregierende Populationen der Genotypen zur Verfügung. AP4: Das Ziel dieses Arbeitspakets ist die Analyse der Genexpression von INH1 sowie 19 weiteren Genen basierend auf AP1-3. INH1, welches unter Trockenstress und osmotischem Stress in Kartoffeln eine erhöhte Genexpression zeigte, soll analysiert werden um zu determinieren, ob dieses ebenfalls unter Salzstress in Kartoffel eine Rolle spielt. Ziel ist es molekulare Prozesse basierend auf den gefundenen QTLs weiter aufzuklären. AP5: Dieses Arbeitspaket zielt darauf ab, die Funktion und Auswirkung von drei Genen zu entschlüsseln, die spezifisch unter Salzstress stärker exprimiert werden. Drei Gene aus AP4 werden durch präzise Genome-Editierung mittels CRISPR/Cas9 untersucht. Genotypen mit hoher Salzstresstoleranz und Transformationseffizienz werden verwendet. Transformierte Linien werden unter Salzstress getestet und mit Wildtypen verglichen. Ziele ist es Funktionsstudien der detektierten Gene durchzuführen um zu analysieren, ob deren Funktion essentiell für die Salzstressantwort in Kartoffeln ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen