Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Verbundprojekt: Sequenzierung und Analyse des Weizengenoms - ein Beitrag Deutschlands zur International Wheat Initiative - Teilprojekt 2 |
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| Titel (englisch): | Collaborative project: Sequencing and Analysis of the Wheat Genome - Contribution of Germany to the International Wheat Initiative - subproject 2 |
| Beschreibung (dt.): | In dem vorgelegten Projektvorschlag wird ein wichtiger und kritischer Beitrag zur Entschlüsselung des riesigen und äußerst komplexen Weizengenoms im Rahmen und in Koordination mit einer internationalen Initiative vorgelegt. Weizen ist agrarökonomisch sowohl weltweit als auch für Deutschland von herausragender Bedeutung. Ein Großteil der dreifachen Ertragssteigerung seit den 1950er Jahren ist auf Züchtung zurückzuführen. Um weitere quantitative und qualitative Verbesserungen sicherzustellen sind Hochdurchsatzmethoden die sich auf genomische Daten stützen eine essentielle Grundlage. Aufgrund der Grösse und Komplexität des Weizengenoms konnte diese Grundlage bisher noch nicht erarbeitet werden. Internationale Initiativen als auch technische Durchbrüche erlauben es aber nun, dieses Ziel in wenigen Jahren zu erreichen. Im Projekt sollen (I) zwei Chromosomen (2D und 6A), als Beitrag zum internationalen Weizengenomsequenzierungsprojekt in Deutschland sequenziert werden und (II) für alle 21 Weizenchromosomen die bioinformatische Analyse und Auswertung aller genomischer Daten durchgeführt und dargestellt werden. Sequenzierung und bioinformatische Analyse sind kritische Komponenten in der Entschlüsselung von Genomen. Die Antragssteller haben in der Triticeae-Genom und Weizengenomforschung national und international eine herausragende Rolle und Renommee. Sie sind in das nationale und internationale Netzwerk führend eingebettet und verfügen über umfangreiche translationale Vernetzung mit Forschungszentren, Universitäten und Industrie |
| Beschreibung (engl.): | In the proposed project we aim to give a critical and substantial contribution for the sequencing and analysis of the huge and extremely complex bread wheat genome in collaboration and coordination with the international wheat initiative and in particular with the International Wheat Genome Sequencing Initiative (IWGSC). Both worldwide as well within Germany, wheat is of upmost agro-economic importance. Since the 1950s, the major fraction of wheat yield increase is attributable to breeding efforts and achievements. For further qualitative and quantitative improvement and increase, genomics based high-throughput methods will provide an essential foundation. Due to size and complexity of the wheat genome this foundation has been notoriously difficult to develop. However, international initiatives as well as latest technological developments and breakthroughs enable us now to achieve this goal in the foreseeable future. In the project we propose to (I) sequence two wheat chromosomes (chromosomes 6A and 2D respectively) as a contribution to the international wheat genome sequencing efforts, (II) to carry out the bioinformatic analysis of all 21 wheat chromosomes from the international efforts as well as (III) to provide the integration and communication of genome and analytical wheat genome data in a comprehensive and web accessible dedicated database. Both sequencing and bioinformatic analysis as well as downstream adequate communication to the broader community are critical components for the deciphering of the wheat genome. |
| Ergebnis (dt.): | 1. Derzeitiger Stand von Wissenschaft und Technik: Zu Projektbeginn gab es für Weizen keine Genomsequenz. Ein internationales Konsortium verfolgte über einen Zeitraum von mehr als 10 Jahren das Ziel der vollständigen Genomsequenzierung von Weizen auf Basis einer physikalischen Karte. 2. Begründung/Zielsetzung der Untersuchung: Das Projekt Wheatseq sollte die Sequenzierung von 2 der 21 Weizenchromosomen durchführen als deutscher Beitrag zur international koordinierten Genomsequenzierung von Weizen. Aufgrund technischen Fortschritts im Bereich DNA Sequenzierung und Bioinformatik/Datenanalyse konnte das Ziel erweitert werden. Es sollte nun eine vollständige Sequenz einer wichtigen deutschen Winterweizensorte erstellt werden. 3. Methode: De novo whole genome shotgun Sequenzierung und Assemblierung. 4. Ergebnis: Es wurde das Genom der Sorte ‚Julius‘ vollständig entschlüsselt. Wichtige Beiträge wurden geleistet zur Referenzsequenzierung in Weizen und Hartweizen. 5. Schlussfolgerung/Anwendungsmöglichkeiten: De novo Shotgun Sequenzierung in Weizen funktioniert und liefert sehr hochqualitative Assemblydaten. Die Sequenzdaten der Sorte Julius eröffnen neue Möglichkeiten in der Genom-gestützten Weizenzüchtung. |
| Ergebnis (engl.): | Modern wheat cultivars carry a wide range of different genes associated with important traits, such as increased yield and disease resistance. It is impossible to capture all of these genes with a single genome sequence; therefore, additional genome sequences are required. Sequencing multiple wheat genomes will allow for the full complement of wheat genes to be identified, also called the ‘pan genome’. The ‘pan genome’ can be subdivided into two components, the ‘core genome’ and the ‘dispensable genome’. The ‘core genome’ encompasses genes that are common across most or all wheat, while the ‘dispensable genome’ includes genes that are present in only a subset of individuals or are unique to an individual. By capturing the ‘pan’, ‘core’, and ‘dispensable’ genome, wheat researchers and breeders will be better equipped to identify genes that can be used for improving wheat production and quality. It will also aid our understanding of gene-models and regulatory motifs. Publications: 1. IWGSC (2018) Shifting the limits in wheat research and breeding using a fully annotated reference genome. Science 361:eaar7191 2. Maccaferri, M., Harris, N. S., Twardziok, et al. (2019) Durum wheat genome highlights past domestication signatures and future improvement targets. Nat. Genet. 51:885-895 3. Walkowiak, S., Gao, L., Monat, C. et al. (2020) Multiple wheat genomes reveal global variation in modern breeding. Nature 588, 277–283. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2961-x |
| Laufzeit: | Beginn: 02.10.2015 / Ende: 31.03.2019 |
| Ausf. Einrichtung: | Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK), Seeland OT Gatersleben |
| Themenfelder: | Pflanzenzüchtung, plant breeding |
| Förderprogramme: | Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft |
| Schlagworte: | Nachhaltigkeit, sustainability, Ressourcenschutz, Ressourceneffizienz, resource protection, resource efficiency, Ackerbau, crop production, Ernährungssicherung, food security, Genetische Ressourcen, genetic resources, Weizen, wheat, Pflanzengenetische Ressourcen, plant genetic resources, Kulturverfahren, cultivation |
| Stichpunkte: | Getreide |
| Förderkennzeichen: | 2819104015 |
| Dokument zum Download: | Kein Dokument vorhanden! |
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