Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Molekulare Analyse der Traubenarchitektur |
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| Titel (englisch): | Molecular analysis of grapevine cluster architecture 2811NA056 This project investigates the molecular mechanisms of loose cluster architecture in grapevine (Vitis vinifera L.), an important trait of susceptibility to Botrytis causing grey mold. It targets the development of molecular markers for breeding. |
| Beschreibung (dt.): | Ziel dieses Projekts ist die Aufklärung der molekularen Regelmechanismen und die Erarbeitung molekularer Marker für die Lockerbeerigkeit der Weinrebe zur Anwendung in der Marker-gestützten Rebenzüchtung. Lockerbeerigkeit ist ein wichtiger physikalischer Resistenzfaktor gegen den ubiquitären Pilz Botryotinia fuckeliana ('Botrytis') und weitgehend durch die Architektur des Fruchtstands bedingt. Lockerbeerige Rebsorten sind deutlich weniger anfällig gegen dieses Pathogen als kompakte. Die Züchtung weniger anfälliger Weinreben trägt zur Reduktion des Pflanzenschutzmittelaufwands und damit zu einer nachhaltigen Wirtschaftsweise im Weinbau der Zukunft bei. Lockerbeerige und kompakte Klone der Rebsorte `Spätburgunder´ sowie Individuen aus einer segregierenden Kreuzungspopulation von Reben werden bezüglich spezifischer Merkmale der Lockerbeerigkeit phänotypisch charakterisiert. Extreme Phänotypen werden zur detaillierten differentiellen Genexpressionsanalyse (RNA Seq) in verschiedenen Stadien der Knospenentwicklung eingesetzt. Kandidatengene aus diesen Analysen und Orthologe zu bekannten Verzweigungssteuerungsgenen von Modellpflanzen wie Arabidopsis und Tomate werden in der Rebe durch quantitative Echt-Zeit PCR und in situ Hybridisierung auf ihre Expression hin untersucht und validiert. Anschließend erfolgt eine Diversitätsstudie der identifizierten Gene in bezüglich der Traubenarchitektur kontrastierenden Rebsorten zur Detektion von Lockerbeerigkeits-gekoppelten SNP (single nucleotide polymorphisms) Markern. Diese können dann als Hochdurchsatz-fähige Marker für die Rebenzüchtung genutzt werden. |
| Beschreibung (engl.): | This project aims to decipher the molecular mechanisms and to develop trait-linked markers for loose cluster architecture in grapevine. Loose clusters are important physical elements in regard to the susceptibility versus the ubiquitous pathogen Botryotinia fuckeliana ('Botrytis') and mostly determined by the architecture of the inflorescence. Loosely clustered grapevines are significantly less susceptible as compared to compact ones. Breeding of improved grapevine cultivars helps to reduce fungicide applications and contributes to sustainable viticulture in the future. Loosely clustered and compact clones of `Pinot noir´ as well as individuals from a segregating population of grapevines will be phenotyped for specific traits of cluster architecture. Extreme phenotypes will be applied in detailed differential gene expression analyses (RNA Seq) during several stages of bud development. Candidate genes from this work and genes known from the branching regulatory pathways in model plants, like Arabidopsis and tomato, will be analysed for their acitivity in grapevine by quantitative Real Time PCR and in situ hybridization. Diversity studies in grapevines exhibiting contrasting loose or compact clusters should identify SNP (single nucleotide polymorphisms) markers linked to the trait of loose clusters. These markers will be applicable in high throughput for marker-assisted grapevine breeding. |
| Ergebnis (dt.): | In diesem Projekt wurden wichtige phänotypische Kriterien und genetische Grundlagen zu dem komplexen Merkmal der Lockerbeerigkeit erarbeitet. Durch umfangreiche phänotypische Charakterisierung konnte gezeigt werden, dass die Faktoren Rachislänge, Beerenstielchenlänge und Beerengröße die Traubenarchitektur bestimmen. Genetische Determinanten dafür konnten in der Karte aus einer segregierenden Population in QTL Analysen lokalisiert werden. Bei den Spätburgunderklonen und den extrem lockeren Genotypen aus der für Traubenarchitektur spaltenden Kreuzungspopulation führt ein differentielles Wachstum der Infloreszenzen in einer definierten, frühen Entwicklungsphase zur Ausprägung des gewünschten Merkmals der Lockerbeerigkeit. Speziell bei den Spätburgunderklonen konnten Hinweise auf molekulare Mechanismen gefunden werden, die zur Lockerbeerigkeit signifikant beitragen. Mehrere weitere Kandidatengene zur Steuerung der Traubenarchitektur wurden identifiziert. |
| Ergebnis (engl.): | This project elaborated important phenotypic criteria and genetic basic knowledge for the complex trait of grapevine cluster architecture. Extensive phenotypic characterization highlighted the length of the rachis, the length of the pedicels and the berry size as important determinants of cluster architecture. Genetic factors for these determinants could be localized as quantitative trait loci (QTL) in a trait-segregating cross population. In clones of ‛Pinot Noir’ and loosely clustered genotypes of the segregating population there is an early developmental phase with differential growth rates that leads to the desired trait of loose cluster structure due to enhanced growth. In case of the ‛Pinot noir’ clones a molecular difference was identified that significantly affects this process. Several additional candidate genes were identified that play a role in the development of loose/compact bunches. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.10.2014 / Ende: 30.09.2017 |
| Ausf. Einrichtung: | Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) - Institut für Rebenzüchtung Geilweilerhof, Siebeldingen |
| Themenfelder: | Pflanzenzüchtung, plant breeding |
| Förderprogramme: | Bundesprogramm ökologischer Landbau |
| Schlagworte: | Biotechnologie, biotechnology, Nachhaltigkeit, sustainability, Weinbau (inkl. Außenwirtschaft, Kellerei), viticulture (winery), Genetische Ressourcen, genetic resources, Rebe, vine, Pflanzengenetische Ressourcen, plant genetic resources, Biologischer Pflanzenschutz, biological plant protection |
| Förderkennzeichen: | 2811NA056 |
| Dokument zum Download: | Deckblatt_Abschlussbericht_11NA056.pdf (315 KB) Abschlussbericht_11NA056.pdf (2,8 MB) |
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