Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Verbundprojekt: CMS Restauration in Weizen: Identifizierung von Donoren für effektive Restauration der Fertilität männlich steriler Linien basierend auf T. timopheevii-Cytoplasma sowie molekulare Charakterisierung der Weizen P-class PPR Genfamilie als Quelle möglicher Restorer-Kandidatengene - Teilprojekt 2 |
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| Titel (englisch): | Collaborative project: Identification of donors for effective restoration of male sterility based on cytoplasm of T. timopheevii and molecular characterization of P class PPR gene family as source of candidate genes for restoration - subproject 2 |
| Beschreibung (dt.): | Hybridsaatgutproduktion über cytoplasmatisch-männliche Sterilität (CMS) ist in vielen Fruchtarten erfolgreich etabliert. In Weizen liegt mit dem Cytoplasma aus Triticum timopheevii ein solches CMS-System vor. Allerdings müssen noch stark wirkende Restorergene identifiziert werde, die die Fertilität der Hybride vollständig wiederherstellt. In umfangreichen Testkreuzungen sollen gut restaurierende Weizenlinien selektiert werden. Molekulargenetische Methoden werden für die genetische Analyse der Restauration und die Entwicklung von effizienten Selektionsmethoden auf der Vaterseite benutzt. Parallel dazu werden P-class PPR-Gene in Weizen als Kandidatengene untersucht und zur Selektion von potentiellen Restorern genutzt. Züchterisches Ziel ist die vollständige Fertilität der Ähre mit maximal zwei Restorergenen. Die LfL und die Unternehmen werden eine Vielzahl von Testkreuzungen durchführen und die entstandenen Hybriden auf die Wiederherstellung der Fertilität prüfen. Durch die umfangreiche Zusammenarbeit von Wissenschaft und Züchtungspraxis wird sehr diverses Weizenmaterial von adaptierten europäischen Sorten bis zu Translokationslinien mit Fremdgenomanteilen und synthetischen Weizenlinien verwendet. Die LfL konzentriert sich dabei auf die weniger adaptierten Formen. Die Prüfung der Fertilität der Hybriden erfolgt im Glashaus und anschließend in mehrortigen Feldversuchen. Über die molekulargenetische Kartierung der Restorergene wird die Vererbung analysiert und die Effekte einzelner Gene bestimmt. Darauf basierend werden Selektionsmarker für die schnelle und zielgerichtete Integration der Restorergene in das Zuchtmaterial der Vaterseite entwickelt. Basierend auf den bekannten Sequenzen der P-class PPR-Genfamilie werden diese Gene in Weizen am IPK analysiert und auf die Wirkung im CMS-System basierend auf dem Triticum timopheevii-Cytoplasma untersucht. |
| Beschreibung (engl.): | Production of hybrid seeds using a cytoplasmic male sterility (CMS) system is successfully established in many crop species. In wheat, a male sterility system based on the cytoplasm of T. timopheevii is available, but effective restorer genes have yet to be identified. At the end of the project, a maximum number of two genes allowing the complete restoration of F1 seeds should be ready for use. Closely linked and diagnostic molecular markers will facilitate the efficient stacking of the restorer genes during breeding cycles. A candidate gene approach based on the P class PPR gene family will accelerate the screening of lines for restorer genes and enable the identification of effective restorers. The LfL and cooperating breeding companies will cross common wheat genotypes and genetic stocks carrying chromatin from wild wheat relatives with male sterile lines for surveying the presence of restorer genes. The teamwork of research institutes and breeding companies offers the exploitation of both a huge number and a wide range of germplasm. The breeding companies will concentrate in their work on adapted material from various countries and international agricultural research institutes, whereas the LfL will use its collection of various genetic stocks – synthetic, substitution and translocation lines. Segregating populations developed with successful restorer lines will be used for the genetic analysis of restorer genes. Based on known PPR gene sequences the gene family will be analysed in wheat by IPK. Allele mining should provide candidate genes for restoration and lines for initial field testing. |
| Ergebnis (dt.): | Eine wesentliche Voraussetzung für die Hybridzüchtung bei Weizen ist ein funktionierendes Hybridsystem. Die vollständige Wiederherstellung der Fertilität konnte bisher für das System basierend auf dem Cytoplasma von T. timoveephii nicht erreicht werden. Im Projekt RESTORER wurde ein sehr breites Sortiment von 1367 Weizenlinien auf ihre Eignung als Restorer geprüft. Unter allen geprüften Vaterlinien bewirkten 163 eine Restauration der Einkörnung größer oder gleich 0,4 Körnern/Ährchen. Davon besaßen 127 Linien das Restorergen Rf3. Neu wurde das Restorergen Rf9 in der türkischen Sorte Gerek 79 detektiert. Die gefundenen Genorte decken sich mit Genomregionen, in denen RFL-PPR-Kandidatengene annotiert werden konnten. Über die Sequenzierung von RFL-PPR-Genen konnten Kandidatengene für die Wiederherstellung der Fertilität identifiziert werden. Die molekularen Marker können zur Validierung und Selektion der Restorergene eingesetzt werden. |
| Ergebnis (engl.): | An effective hybrid system is a prerequisite for hybrid breeding in wheat. The cytoplasmic male sterility based on the cytoplasm of T. timopheevii is established but restoration of fertility is incomplete and has to be improved. During the project RESTORER, 163 out of 1367 tested wheat lines revealed restoration of CMS lines. Most of the lines contained the restorer gene Rf3. The gene Rf9 was newly identified on chromosome 6A inherited from the Turkish wheat cultivar Gerek 79. Genomic regions with sequences annotated for RFL-PPR candidate genes were in accordance with the loci of most of the restorer genes. RFL-PPR capture sequencing identified candidate genes for fertility restoration. The identified molecular markers can be used for validation and selection of restorer genes in further investigations. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.10.2014 / Ende: 31.12.2019 |
| Ausf. Einrichtung: | Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) - Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Freising |
| Themenfelder: | Pflanzenzüchtung, plant breeding |
| Förderprogramme: | Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft |
| Schlagworte: | Ackerbau, crop production, Ernährungssicherung, food security, Weizen, wheat |
| Stichpunkte: | Hybridzüchtung |
| Förderkennzeichen: | 2814600513 |
| Dokument zum Download: | Kein Dokument vorhanden! |
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