Assoziationsstudien zwischen molekularen Polymorphismen und phänotypischen Merkmalen sind zu einem wertvollen Werkzeug für die Identifizierung von funktionalen Allelen für quantitative Merkmale (quantitative trait loci, QTL) geworden. Hierbei wird das Kopplungsphasenungleichgewicht (linkage disequilibrium, LD) zwischen ermittelten Sequenzpolymorphismen und merkmalsrelevanten Genen genutzt. Die Erforschung der allelischen und phänotypischen Diversität der Frosttoleranz in Winterroggen (Secale cereale L.) ist von großem Interesse, da neue Märkte in europäischen Ländern mit kontinentalem Klima und extremen Wintern entstehen. Roggen zeigte im Vergleich der einheimischen Getreidearten die höchste Frosttoleranz (Limin und Fowler, 1987) und ist somit eine geeignete Modellpflanze zur Erforschung der abiotischen Stresstoleranz. Das Projekt zielt schwerpunktmäßig auf i) das Verständnis der genetischen Grundlagen der Frosttoleranz in Roggen, ii) die hochauflösende Kartierung von Kandidatengenen, die zur Frosttoleranz beitragen, iii) die Analyse des LDs innerhalb und zwischen ausgewählten Kandidatengenen und iv) die Identifizierung von Allelen für die markergestützte Selektion, um die Frosttoleranz von Winterroggen und anderen Getreidearten weiter zu verbessern.

Ein Anfangssortiment von 140 Genotypen verschiedener Winterroggenpopulationen aus Russland, Mittel- und Osteuropa wurde ausgewählt und mit einer homozygoten Inzuchtlinie (Lo152) gekreuzt. Jede S0 Pflanze repräsentiert somit einen Gameten dieser Ausgangskollektion. Im Jahr 2008 wird die bestehende Kollektion um 100-150 Linien erweitert. Die phänotypische Evaluation der Frosttoleranz wird mit den S1 Linien unter kontrollierten und semi-kontrollierten Bedingungen sowie in Feldversuchen durchgeführt. Kandidatengene für das Zielmerkmal Frosttoleranz werden hinsichtlich ihrer allelischen Diversität, dem Ausmaß des LDs und der Assoziation zwischen ermittelten DNA Polymorphismen und der Merkmalsvariation analysiert. Die in der Kollektion vorhandene genetische Vielfalt wird mit einem Set von genomweit verteilten, neutralen SSR-Markern geschätzt, die im Weiteren zur Bestimmung der Populationsstruktur herangezogen werden, um falsch-positive Assoziationen in der statistischen Verrechnung zu vermeiden.

Eine umfassende EST-Ressource, die durch das eng verknüpfte GABI RYE-EXPRESS Projekt bereitgestellt wird, erleichtert die Identifizierung weiterer Kandidatengene für die Assoziationsstudie. Die Genotypisierung der S0 Pflanzen wird unter Verwendung der Oligo Pool Assay Plattform, die im zuvor genannten GABI Projekt aufgebaut wurde, durchgeführt. GABI-TILL (Teilprojekt Roggen) liefert eine Ressource, die die Erhebung von Daten zur allelischen Variation der Kandidatengene in der verwendeten Kollektion ermöglicht.