PLANT BREEDING RESEARCH

Betahiemis

Zuckerrübe (Beta vulgaris) - Verbesserung der Winterhärte mittels erhöhter Zuckerakkumulation in der Pfahlwurzel

Koordinator: Prof. Dr. Ekkehard Neuhaus – Technische Universität Kaiserslautern

Projektbeschreibung

In den gemäßigten Breiten (Europa und Nordamerika) ist Zuckerrübe (Beta vulgaris) der ausschließliche Zuckerlieferant (Saccharose) für die Nahrungsmittel- und Bio-Energie Produktion. Das Projekt Betahiemis hat die Verbesserung der Winterhärte von Zuckerrübe und ihren Anbau als biannuelle Nutzpflanze zum Ziel. Um dies zu erreichen, werden wir als akademische Projektpartner genetische, biochemische und biotechnologische Ansätze in enger Zusammenarbeit mit Zuckerrübenzüchtern (KWS SAAT SE, Dr. Wolfgang Koch) und der zuckerproduzierenden Industrie (Südzucker AG, Dr. Karsten Harms) kombinieren. Im Detail werden wir die subzelluläre „Solute“-Verteilung gezielt beeinflussen. Mit Hilfe von Genome Editing-Ansätzen wollen wir frosttolerante Zuckerrübenlinien entwickeln, in denen die spezifischen Aktivitäten ausgewählter Enzyme und Transportprozesse innerhalb der Zelle modifiziert werden. Wir erwarten, dass Kreuzungen dieser Linien mit Elitelinien eine substantiell erhöhte Kältetoleranz aufweisen.

Zusätzlich wollen wir bisher unbekannte Schlüsselregulatoren der Kältetoleranz in der Rübenwurzel identifizieren. Zu diesem Zweck sollen Zuckerrübenlinien mit unterschiedlicher Kältetoleranz bei verschiedenen kalt/warm Bedingungen in Kältekammern bei der KWS SAAT SE angezogen werden. Über die Analyse von Kälteproteomen und Transkriptomen dieser Genotypen werden wir entsprechende Kandidatengene in Arabidopsis und Zuckerrübe finden und charakterisieren. Wir werden diese Faktoren in die Entwicklung neuer frosttoleranter Linien integrieren und damit die führende Rolle der deutschen Zuckerrübenindustrie festigen.

Projektbeschreibung (en)

In this project, we aim to improve the cold hardiness of sugar beet (Beta vulgaris) plants and to establish the bi-annual cultivation of elite sugar beet varieties in temperate climate zones (Europe and North America), where sugar beet is the exclusive source of sugar (sucrose) for the food industry and a source for bio-energy generation. To accomplish this goal, we will combine genetic, biochemical, and biotechnological approaches in close cooperation with sugar beet breeding (KWS SAAT SE, Dr. Wolfgang Koch) and sugar producing (Südzucker AG, Dr. Karsten Harms) industrial partners. In detail, we will adjust the subcellular solute composition of young sugar beet tap root tissue towards glucose accumulation in the vacuole. We will employ genome editing approaches to generate sugar beet lines with adjusted activities of selected enzymes and transport processes. Crosses resulting from frost-tolerant lines with elite lines will then substantially increase sugar beet cold hardiness.

In addition, we aim to identify yet unknown key regulators critical for achieving frost tolerance in the tap root tissue. For this purpose, sugar beet varieties with contrasting cold tolerances will be cultivated under warm/cold regimes at KWS SAAT SE’s temperature-controlled breeding facilities. We will then analyze the cold proteome and transcriptome from these sugar beet genotypes, and select corresponding candidate genes for characterization in Arabidopsis and sugar beet. We expect to integrate those factors into the development of novel plant lines, consolidating the leading position of German sugar beet breeders and industry.

Eckdaten

PLANT BREEDING RESEARCH

Betahiemis

Projektlaufzeit

01.11.2016 - 31.10.2019

Förderkennzeichen

031B0185 (A-C)

Fördersumme

Öffentlich: 1.893.275,00 €
Privat: 0,00 €
Gesamt: 1.893.275,00 €
Herr Prof. Dr. Ekkehard Neuhaus
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Technische Universität Kaiserslautern
Abteilung für Pflanzenphysiologie

Erwin-Schrödinger-Str.
67663 Kaiserslautern
Deutschland
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Herr Prof. Dr. Uwe Sonnewald
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Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Staudtstraße 5
91058 Erlangen
Deutschland
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Herr Prof. Dr. Rainer Hedrich
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Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik

Julius-von-Sachs-Platz 2
97082 Würzburg
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