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| Titel: | Verbundprojekt: Integrative Nutzbarmachung der genetischen Diversität bei Winterweizen zur Erhöhung des Kornertrags (GENDIV) - Teilprojekt 3 |
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| Titel (englisch): | Collaborative project: Integrative approach towards enforced utilization of winter wheat genetic resources for grain yield improvement (GENDIV)- subproject 3 |
| Beschreibung (dt.): | Ziel des Projektes ist die integrative Nutzbarmachung der genetischen Diversität bei Winterweizen zur Erhöhung des Kornertrags. Dafür sollen genetische Variationen im Bereich der Source-/Sink-Leistung genutzt werden, die in der einmaligen Sammlung der bundeszentralen ex situ-Genbank aufbewahrt werden, aber für die Weizenzüchtung bisher unzugänglich waren. Durch die Nutzung der natürlich vorkommenden genetischen Variationen wird dem Verlust von genetischer Diversität in modernen Hochleistungssorten entgegengewirkt. Durch einen integrativen Ansatz werden kontrastierende Genotypen umfassend charakterisiert, um günstige Allel-Kombinationen von Merkmalskomponenten für Kornertrag zu identifizieren und in die praktische Züchtung zu überführen. Folgende Arbeiten sind zur Durchführung am IPK geplant: (I) Vermehrung und Bereitstellung der Winterweizenakzessionen für die Industriepartner zu Weitervermehrung und Feldtestung, (II) Exome Capture Sequenzieruing von 96 Weizenakzessionen, (III) Validierung von 100 Phänotyp-assoziiierter SNP loci , (IV) Resequenzierung von 10 Kandidatengenen in 96 Weizenakzessionen, (V) Bioinformatische Analyse der Capture Sequenzdaten sowie der Resequenzierungsdaten für die Kandidatengene aller ausgewählter Genotypen. |
| Beschreibung (engl.): | Genebanks conserve biodiversity by collecting, evaluating and documenting of plant genetic resources (PGR). Germany’s ex-situ Genebank at IPK comprises one of the world’s largest wheat collections (>27,000 accessions) – a resource, that hardly been used in crop improvement. GENDIV aims at better utilization of winter-wheat PGR in order to support grain yield improvement. Genetic variation of the source/sink potential of accessions of IPK’s genebank that was not evaluated in wheat breeding so far will be identified. The increased utilization of natural genetic diversity of non-adapted germplasm will help to counter-act the ongoing genetic erosion in the elite wheat germplasm pool. Contrasting genotypes with positive allele combinations for underlying grain yield parameters will be comprehensively characterized and the information subsequently forwarded to the practical breeding process. Existing legacy data of wheat PGR will be analyzed by innovative rank correlation procedures to select winter wheat accessions of the IPK’s genebank collection for the comprehensive genotypic and phenotypic characterization. This will identify accessions with advantageous trait combinations, thus the project will deliver a proof-of-concept of how to exploit and characterize systematically genetic diversity that is locked so far in the wheat collection of IPK. The following work is planned: (I) 280 winter wheat accessions with contrasting trait combinations will be selected and bulked up for field testing, (II) exome capture sequencing will be performed for 96 selected accessions to determine nucleotide diversity, (III) 100 phenotype-associated SNP loci will be validated, (IV) 10 candidate genes will be re-sequenced in 96 accessions, (V) bioinformatic analysis of genotype information and associations to phenotypic data will be performed. |
| Ergebnis (dt.): | Ziel des Projektes „GENDIV“ war die Nutzbarmachung von genetischer Diversität des Weizens und deren Überführung in die Pre-breeding-Programme der Züchter. In der ersten Projektphase wurde eine Kollektion aus Elitesorten und Genbankakzessionen phänotypisiert und genotypisiert. Die gewonnenen Daten konnten genutzt werden, um populationsgenetische Studien und genomweite Assoziationsstudien durchzuführen sowie genbankspezifische Allele und Genomregionen unter Selektion zu identifizieren. Ein neuer Ansatz ermöglichte die gezielte Detektion von großen, chromosomalen Modifikationen. In der zweiten Projektphase wurden noch einmal gezielt Akzessionen aus der Genbank in Gatersleben ausgewählt und ein Auswahlverfahren entwickelt, welches den Züchtern erlaubt, gute Kreuzungspartner für Elitezuchtmaterial zu identifizieren. Die aus Kreuzungen zwischen Elitesorten und ausgewählten Akzessionen hervorgegangenen DH-Linien, die eine hohe züchterische Eignung zeigten, wurden in Zuchtprogramme überführt. |
| Ergebnis (engl.): | The GENDIV project aims to utilize genetic diversity of wheat stored in Genebanks to make them available for pre-breeding programs of plant breeders. Therefore, during the first project stage, a panel of modern cultivars and accessions was characterized by phenotyping and genotyping. The data were used to (i) conduct population genetic studies and genome wide association studies and to (ii) identify private alleles associated with accessions and genomic regions under selection. A new approach was implemented to detect large chromosomal modifications. During the second project stage, again, a panel of accessions was specifically selected from the genebank in Gatersleben. Furthermore, a new approach was developed, which allows plant breeders to select suitable parent plants for crosses with elite breeding material out of the genebank. Modern cultivars were crossed with selected accessions to produce DH lines. DH lines showing a good suitability were transferred to breeding programs. |
| Laufzeit: | Beginn: 03.09.2014 / Ende: 31.03.2020 |
| Ausf. Einrichtung: | Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) - Institut für die Sicherheit biotechnologischer Verfahren bei Pflanzen, Quedlinburg |
| 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, Produktsicherheit, product safety, Genetische Ressourcen, genetic resources, Weizen, wheat, Pflanzengenetische Ressourcen, plant genetic resources, Kulturverfahren, cultivation |
| Stichpunkte: | Getreide |
| Förderkennzeichen: | 2814603813 |
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Weizen Stroh
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"Kleegras und Grünland"
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