Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Verbundprojekt: Phenomics, Transcriptomics und Genomics - ein integrierter Ansatz zur Effizenzsteigerung in der Züchtung trockenstresstoleranter Gerste - Teilprojekt 2 |
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| Titel (englisch): | Collaborative study: Phenomics, transcriptomics and genomics - an integrated approach to enhance selection for drought tolerance in barley - subproject 2 |
| Beschreibung (dt.): | Im vorliegenden Verbund sollen Trockenstress-Toleranzmechanismen bei Gerste mit phenomischen, transkriptomischen und genomischen Methoden beschrieben und für die Praxisanwendung verfügbar gemacht werden. Innovative Methoden der Phänotypisierung, Hochdurchsatzsequenzierung, Haplotypenanalyse, Assoziationskartierung und Mutiplex SNP Analyse werden über die Nutzung ausgewählter Winter- und Sommergersten in Labor-, Klimakammer-, Gefäß- und Feldtests zielführend verknüpft, so dass am Ende umfassende Ergebnisse bezüglich neuer Möglichkeiten zur Phänotypisierung und zur markergestützten Selektion auf Trockenstresstoleranz bei Gerste vorliegen werden. TP1 ermittelt die für die genetische Variabilität im Merkmal Trockenstresstoleranz revelanten Pflanzenparameter und verifiziert diese in Feldversuchen. TP2 passt ein für Arabidopsis entwickeltes Imaging Verfahrens zur quantitativen Erfassung des Wurzelwachstums an Gerste an und überträgt es auf variierte Stressintensitäten. TP3 entwickelt Kandidatengenmarker. Es werden ausgehend von einer umfangreichen Transkriptomanalyse trockenstressrelevante Kandidatengene ermittelt, deren allelische Diversität bestimmt und SNP-Markersets entwickelt. TP4 prüft eine Wintergerstenkollektion im Rainout-Sheltern, führt eine Assoziationskartierung durch und prüft die Expression der Kandidatengene. |
| Beschreibung (engl.): | The project ains at estimating drought tolerance in barley using phenomics, transcriptomics and genomics in order to develop molecular markers for the selection of drought tolerant genotypes. In order to achieve this, a set of winter and spring barley genotypes will be analysed using different methods of phenotyping in growth chamber and field experiments and high throughput sequencing, haplotype analyses,association mapping and multiplex SNP-analyses. In workpackage 1 the genetic variability of different phenotypic traits related to drought tolerance will be estimated. Work package 2 deals with transfering a system developed for the quantitative estimation of root growth in Arabidopsis to barley and using this system for the analyses of a large set of genotypes. Based on extensive transcriptome analysis and the estimation of allelic diversity a set of candidate gene SNP-markers will be developed in worck package 3. In work package 4 a collection of winter barley cultivars will be phenotyped in rain-out shelter trials and genomic regions associated with drought tolerance will be detected applying association mapping. Expression of candidate genes will be included in this approach. Based on this approach a set of molecular markers will be developed facilitating efficient marker based selection procedures in barley breeding and the results will give a deeper insight into drought tolerance in barley. |
| Ergebnis (dt.): | Im Teilprojekt der LfL: Markerentwicklung und Haplotypenanalyse für Kandidatengene mit Beteili-gung an Trockenstresstoleranz konnten über umfangreiche Expressionsanalysen drei SG-Trans-kriptome mit Hilfe der RNA-Seq Technik hergestellt werden. Bioinformatische Auswertungen führ-ten zu 12.000 SNP-Markern als auch zu 2.800, unter Trockenstress differentiell regulierten Genen. Für 107 ausgewählte und bezüglich Trockenstress differenziell exprimierte Kandidatengene konn-ten über Rück-Sequenzierungen an bis zu 20 aktuellen Sommer- und Wintergersten entsprechen-de Allele nachgewiesen und nach Cluster- und Haplotypstudien 189 haplotypspezifische Selekti-onsmarker entwickelt werden. Die Marker wurden für die Genotypisierung von 156 Winter- und 36 Sommergersten als auch für deren chromosomale Kartierung sowie nachfolgenden Assoziations-kartierungen eingesetzt. Eine vergleichende qRT-Genexpression von 76 Kandidatengene an Pro-ben von unabhängig durchgeführten Trockenstressversuchen im Vergleich von Klimakammer (LfL) und Rainout-Shelter Versuchen (2011, 2012; JKI) als auch zwischen Sommer- und Wintergersten führten zu vergleichbaren Ergebnissen in der Expression dieser Gene. Assoziationsstudien (in TP4) zeigten für 16 Kandidatengene eine positive Assoziation (p<0.01) mit phänotypischen Daten im Rainout-Shelter. Die im Projekt gewonnenen Forschungsergebnisse geben der Züchtungswirt-schaft wertvolle Hinweise auf spezielle Kandidatengene, die unter Trockenstress mit agronomi-schen und physiologischen Merkmalen in Verbindung stehen. Genetische Marker für trocken-stressrelevante Kandidatengene stehen sowohl für die Anwendung in der Züchtung als auch für weitere Forschungsaufgaben zur Verfügung. |
| Ergebnis (engl.): | The drought stress responses of spring barley varieties were analyzed by a comprehensive gene expression study (RNA-seq) in subproject 3 (LfL). The results were the basis for the selection of 107 candidate genes which were resequenced in a set of spring and winter barley varieties in order to detect different haplotypes. Molecular markers for those candidate genes were developed and integrated into genetic maps. A genome wide association study (TP4) showed that 16 markers for candidate genes were associated with agronomic traits the rainout-shelter experiment (p>0.01). Expression analysis of a subset of 76 candidate genes in winter barley grown in the rainout-shelter and spring barley grown in the climate chambers lead to similar results. The results obtained in the project give valuable information about candidate genes and pathways connected to agronomic and physiologic traits under drought. All genetic markers for drought stress response developed at LfL can be used for innovative breeding strategies as well as for further scientific research. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.10.2010 / Ende: 30.04.2014 |
| Ausf. Einrichtung: | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn - Landwirtschaftliche Fakultät - Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) - Pflanzenbau, Bonn |
| Themenfelder: | Pflanzenzüchtung, plant breeding |
| Förderprogramme: | Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft |
| Schlagworte: | Ressourcenschutz, Ressourceneffizienz, resource protection, resource efficiency, Ackerbau, crop production, Produktsicherheit, product safety, Produktqualität, product quality, Gerste, barley, Abiotischer Stress, abiotic stress, Klimaanpassung, climate change adaptation |
| Stichpunkte: | Getreide |
| Förderkennzeichen: | 2814506310 |
| Dokument zum Download: | Kein Dokument vorhanden! |
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