SEEDS
PLANT-KBBE IV


SEEDS - Ertragssteigerung in Raps

Koordinator: Herr Prof. Dr. Thomas Schmülling – (Freie Universität Berlin)

Projektbeschreibung

Das Hauptziel von SEEDS ist der Transfer von Wissen über Gene, die den Samenertrag in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana steuern, auf die nah verwandte Nutzpflanze Raps (Brassica napus L.) und die Anwendung für die praktische Pflanzenzüchtung. Raps ist eine erst vor relativ kurzer Zeit domestizierte Nutzpflanze und wurde aufgrund großer Anstrengungen in der Züchtung zur wichtigsten Ölpflanze in Europa. Deutschland und Frankreich sind die wichtigsten Anbauländer und decken zusammen mehr als 50% der europäischen Produktion ab. Der Ertrag pro Hektar ist in den Ländern unterschiedlich und hängt vom Input und der Produktionseffizienz ab. Raps wird daher wahrscheinlich positiv auf eine gezielte Erhöhung der genetischen Variabiliät hinsichtlich wichtiger Input- und Output-Eigenschaften reagieren. Seine nachhaltige zukünftige Nutzung erfordert eine substantielle Erhöhung der Produktivität.

Das Ziel des SEEDS-Projekts ist die Erhöhung der Produktivität handelsüblicher Sorten von Raps durch eine verbesserte Kapazität Samen zu bilden; diese ist derzeit durch die Aktivität, Größe und Anzahl der reproduktiven Strukturen limitiert. Die Produktivität wird in erster Linie durch eine Vergrößerung der Aktivität von Infloreszenz- und Blütenmeristemen erhöht, was die Anzahl der gebildeten Schoten beeinflusst. Die Aktivität des Plazenta-Gewebes wird verstärkt, um die Anzahl der Samen pro Schote zu erhöhen. Es werden zudem Parameter erforscht, um größere Samen zu erhalten, was wiederum die Sink-Kapazität erhöhen wird.

Jüngste Ergebnisse haben gezeigt, dass das Hormon Cytokinin eine zentrale Rolle bei der quantitativen Regulation dieser Eigenschaften spielt. Die daran beteiligten Gene wurden identifiziert und verschiedene Methoden, um den Cytokininstatus von Pflanzen gezielt zu verändern, wurden entwickelt. Proof-of-concept wurde in Modellpflanzen als auch in Raps erhalten und weitere Forschungsarbeiten, um das Wissen über Cytokinin-Gene, die den Samenertrag regulieren, sind mit transgenen und nicht-transgenen Forschungsansätzen geplant. Die Verfügbarkeit der Genomsequenz von B. napus und hocheffiziente TiLLLING-Ansätze sind eine Voraussetzung, um die Ergebnisse in der praktischen Pflanzenzüchtung anzuwenden und so zur nachhaltigen Nutzung von Raps beizutragen. Die Zusammenarbeit zwischen dem Forschungslabor, das die Cytokinin-Ertragsgene in Arabidopsis entdeckt hat, und einem international tätigen Rapszüchter ist für die kommerzielle Nutzung der Ergebnisse des SEEDS-Projekts eine hervorragende Voraussetzung.


SEEDS - Yield enhancement in oilseed rape

Coordinator: Herr Prof. Dr. Thomas Schmülling – (Institut)

Project description

The main goal of the SEEDS project is to transfer knowledge on seed yield-regulating genes obtained in Arabidopsis thaliana to its close relative, the crop plant oilseed rape (Brassica napus), and use it for practical breeding. Oilseed rape is one of the most recently domesticated major crop species, and due to intensive breeding has become the most important oilseed crop in Europe. Germany and France are the main producers and cover together more than 50% of the European production. Yield per hectare varies in different countries, reflecting different input levels and production efficiency. Rapeseed is thus likely to respond strongly to programs aimed at selectively enhancing genetic variation for key economic input and output traits. Indeed, its future sustainable use requires a substantial increase in productivity.

The objective of the SEEDS project is to increase productivity of commercial varieties of oilseed rape by enhancing the capacity to form seeds which is currently limited by the activity, size and number of the reproductive structures. Increased productivity will be achieved primarily by increasing the size and activity of the inflorescence and floral meristems, which determines pod number. The activity of the ovule-forming placenta tissue will be enhanced to increase the seed number per pod. Finally, research will be undertaken to increase the seed size which is expected to enhance the sink capacity.

Recent results have shown that the hormone cytokinin has a central role in regulating these traits quantitatively. The genes involved have been identified and various tools to change the cytokinin status of plants in a targeted fashion have been developed. Proof-of-concept has been obtained in model species as well as in oilseed rape and further work to extend the knowledge on cytokinin-related genes involved in regulating seed yield in oilseed rape is planned by transgenic and non-transgenic approaches. The availability of the B. napus genome sequence and highly efficient TiLLING procedures are prerequisites to implement these research results in practical plant breeding as a contribution to a sustainable use of oilseed rape. The collaboration between a research laboratory that has discovered the cytokinin yield genes in Arabidopsis and an international commercial oilseed rape breeding company is ideal for the commercial exploitation of the results obtained by the SEEDS project.

Teilprojekte

031A322
Fördersumme: 1.073.270,00 €

Laufzeit 01.06.2014 – 31.05.2018