Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung

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

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Titel: Verbundprojekt: Ein KI-basierter, ressourceneffizienter Ansatz unter Verwendung multipler Genom- und Phänom-Datensätze zur Einbringung neuartiger Allele in die Gerstenzüchtung (HEB-KI) - Teilprojekt B
Titel (englisch): Collaborative project: An AI-based, resource-efficient approach using multiple genome and phenome data to introduce novel alleles into barley breeding - TP MLU (HEB-KI) - subproject B
Beschreibung (dt.): Die Bedeutung der künstlichen Intelligenz (KI) und der Genomik hat in den letzten Jahren dramatisch zugenommen und fließen immer stärker in vielen Formen in die Landwirtschaft ein. So auch in die Züchtung der Gerste, einer der weltweit wichtigsten Getreidearten. Die Europäische Union (EU) hat einen Anteil von etwa 40% an der globalen Gerstenproduktion (die rund 60 Millionen Tonnen pro Jahr beträgt). Die Fortschritte in der Hochdurchsatzsequenzierung ermöglichen es nicht nur Elitesorten molekulargenetisch zu erschließen, sondern auch das genetische Potential der Wildgersten zu entschlüsseln und für die Züchtung zugänglich zu machen. Dies wird als ein wichtiger Weg betrachtet, Sorten mit verbesserten Eigenschaften zu züchten und damit die durch Domestikation und Züchtung verursachte, stark verringerte Diversität im Gen-Pool der Elite-Sorten wieder zu erweitern. Unter Verwendung von künstlicher Intelligenz, Hochdurchsatzsequenzierung und des Speed-Breeding-Konzepts wird innerhalb von nur 3 Jahren Projektlaufzeit die Etablierung einer Wildgerste-Population HEX-35 (‚Halle extended exotic barley‘) inkl. molekulargenetischer und erster phänotypischer Analyse angestrebt. HEX-35 ist eine Erweiterung der Wildgerstenpopulation HEB-25 und umfasst insgesamt 600 Linien, welche mittels KI auf maximale genetische Diversität hin selektiert wurde. Die KI-Selektion wird es zukünftig ermöglichen HEX-35 extrem ressourceneffizient an mehreren Standorten parallel im Feld zu untersuchen, die Pflanzenentwicklung in Phänotypisierungs-Systemen unter kontrollierten Bedingungen zu erfassen und die Ergebnisse auf die gesamte Population zu übertragen. HEX-35 wird mit dem Ziel entwickelt, die genetische Diversität für die Züchtung unter Verwendung weiterer Wildgerste Akzessionen zusätzlich zu erhöhen und damit verbesserte Ressourcen für die sich verändernden klimatischen Herausforderungen zu schaffen. Pflanzenzüchtung auf der Überholspur!
Beschreibung (engl.): The importance of artificial intelligence (AI) and genomics has increased dramatically in recent years and is increasingly being incorporated into agriculture in many forms. This includes the breeding of barley, one of the world's most important cereals. The European Union (EU) accounts for about 40% of global barley production (which is about 60 million tons per year). Advances in high-throughput sequencing have made it possible not only to access elite varieties by molecular genetics, but also to decipher the genetic potential of wild barley and make it accessible for breeding. This is seen as an important way to breed cultivars with improved traits and thus to expand again the greatly reduced diversity in the gene pool of elite cultivars caused by domestication and breeding. Using artificial intelligence, high-throughput sequencing and the speed-breeding concept, the establishment of a wild barley population HEX-35 ('Halle extended exotic barley') including molecular genetic and initial phenotypic analysis is aimed to be achieved within only 3 years. HEX-35 is an extension of the wild barley population HEB-25 and will add a total of 600 lines, which were selected for maximum genetic diversity using AI. In the future, AI selection will allow HEX-35 to be studied extremely resource-efficiently in the field at multiple sites in parallel, to record plant development in phenotyping systems under controlled conditions, and to transfer the results to the entire population. HEX-35 is being developed with the goal of additionally increasing genetic diversity for breeding using additional wild barley accessions to provide improved resources for changing climatic challenges. This is a goal that, just a few years ago, would have taken far longer and required many times the financial outlay. Plant breeding in the fast lane!
Laufzeit: Beginn: 01.09.2021 / Ende: 31.08.2024
Ausf. Einrichtung: Computomics GmbH, Tübingen
Themenfelder: Pflanzenzüchtung, plant breeding
Förderprogramme: Digitalisierung in der Landwirtschaft
Schlagworte: Resistenz, resistance, Biologische Vielfalt, biological diversity, Klima (Klimarelevanz / Klimaschutz /Klimawandel), climate (climate relevance, climate protection, climate change), Ackerbau, crop production, Digitalisierung, Digitale Welt, digital world, Genetische Ressourcen, genetic resources, Gerste, barley, Prognose, forecast, Künstliche Intelligenz, AI Artificial Intelligence, Modellierung, modeling
Stichpunkte: Künstliche Intelligenz
Förderkennzeichen: 28DK117B20
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