Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung

Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)

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Titel: Verbundprojekt: Entwicklung effizienter Hochdurchsatz-(HT)-Verfahren zur Selektion von Rebsorten mit hoher Säurestabilität in der Rebenzüchtung - Teilprojekt 2
Titel (englisch): Collaborative project: Development of efficient high throughput (HT) techniques for selection of grapevine cultivars with high acid stabilty, 1: Development of markers for acid content for MAS in crossbreeding of Vitis vinifera - subproject 2
Beschreibung (dt.): Das Vorhaben zielt auf die Entwicklung molekularer Marker für eine optimale Säurestruktur in Weintrauben. Sie sollen eine Prognose über die Säurebildung unabhängig vom Entwicklungsstand der Pflanze bzw. umweltunabhängig erlauben. Es sollen (a) SNP/InDEL-Marker auf Basis der Genomsequenzen der Eltern einer Kartierungspopulation entwickelt, (b) ein kostengünstiges Hochdurchsatzverfahren für den SNP/InDel-Nachweis etabliert und (c) Kandidatengene über Ampicon-Sequezierung verglichen werden. Über den Sequenzvergleich in einem Sortenset werden Haplotypen identifiziert, die mit der Säurebildung assoziiert sind. Die neuen Verfahren des sog. '2nd generation sequencing' eröffnen neue Möglichkeiten der Markerentwicklung. Sie lassen rasche Fortschritte zu und führen schnell zu einer hohen Markerdichte. Die Vergabe von Aufträgen an spezialisierte Unternehmen führt bei kosten- und apparateintensiven Verfahren zu einer höheren Effizienz.
Beschreibung (engl.): The project amis at the development of molecular markers for optimal acidi structure in grapevine berries. Such markers permit a prognosis of acid formation independent of the developmental status of a plant or independent from the environment. (a) SNP/InDel-marker will be developed based on genome sequences of the parents of a mapping population and the reference genome sequence. (b) a costefficient HT-procedure will be established and (c) post amlpicon sequencing of candidate genes they will be compared. The sequence data permits a comparison of haplotypes with in a set of genotypes.
Ergebnis (dt.): Die Klimaveränderung wird während der nächsten Jahrzehnte für den Weinbau einschneidende Veränderungen bringen, da viele traditionelle Sorten ihr Qualitätsoptimum im kühleren Klima Deutschlands mit entsprechender Säurebildung haben. Frühzeitige und weitgehend umweltunabhängige Selektion mit Hilfe von MAS kann zu einer Verkürzung der Selektionsdauer um bis zu 10 Jahren führen. Am Vorhaben waren neben Winzer-, Rebveredlungs- und Zuchtbetrieben auch das JKI Institut für Rebenzüchtung Geilweilerhof und die Hochschule Geisenheim beteiligt. Eine Identifikation von wichtigen Bereichen im Rebengenom für die Säurestruktur wurde anhand einer Kreuzungspopulation mittels QTL-Analysen am JKI durchgeführt. Die Säureparameter konnten in vier Jahren wöchentlichen über den gesamten Reifeverlauf an allen Individuen erhoben werden. Dieser umfangreiche phänotypische Datensatz ermöglichte, in Kombination mit der ebenfalls entwickelten hochauflösenden genetischen Karte, die Durchführung aussagekräftiger QTL-Analysen. In Sequenzdatenbanken wurden durch Geisenheim im Vitis-genom drei putative Gene identifiziert, die eine hohe Ähnlichkeit mit dem bereits bekannten Gen der Idonat-Dehydrogenase aufweisen, aber unterschiedliche Funktionen zu haben scheinen. In Nährlösungsversuchen konnte eine höhere Säureproduktion durch eine Erhöhung des Kaliumangebots induziert werden. Das im Vorhaben generierte Wissen kann zukünftig genutzt werden, um geeignete molekulare Marker für den Einsatz in Rebenzüchtung und Klonselektion abzuleiten (MAS).
Ergebnis (engl.): Climate change will cause major changes to viticulture in future decades, as many traditional varieties show best performance in the cool German climate. The correspondingly high organic acid production is an important factor for quality in wine production. Molecular markers linked with quality parameters would enable early selection in breeding, largely independent of environmental factors. Marker-assisted selection (MAS) could therefore result in a reduction of the selection process by up to 10 years. The project included, apart from growers, nurseries and breeders also the JKI Institute for Grapevine Breeding Geilweilerhof and the Hochschule Geisenheim University. Genomic regions important for acidity were identified in a cross population using QTL analysis at JKI. Over four years, parameters for acidity were analyzed weekly through the whole ripening period in each individual. This large phenotypic dataset enabled, together with a high-resolution genetic map, the implementation of informative QTL analysis. At Geisenheim three putative genes were identified in biologic data basis of Vitis, which largely resembled the already known gene of L-Idonatdehydrogenase (L-IdnDH), but apparently have differential functions. In nutrient solution acid production could be induced by a modified potassium supply. The knowledge generated during the project may be used in future studies to develop functional molecular markers for MAS to be applied in grapevine breeding and clonal selection.
Laufzeit: Beginn: 01.02.2011 / Ende: 30.09.2014
Ausf. Einrichtung: Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) - Institut für Rebenzüchtung Geilweilerhof, Siebeldingen
Themenfelder: Pflanzenzüchtung, plant breeding
Förderprogramme: Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft
Schlagworte: Abiotischer Stress, abiotic stress, Pflanzenbau, crop production, Weinbau (inkl. Außenwirtschaft, Kellerei), viticulture (winery), Rebe, vine, Pflanzengenetische Ressourcen, plant genetic resources, Resistenz, resistance, Klimaanpassung, climate change adaptation
Förderkennzeichen: 2814507310
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