SHAPE3
PLANT BREEDING RESEARCH III


Strukturelle Genomvariation, Haplotypendiversität und das Gerste Pan-Genom – Erforschung der strukturellen Genomdiversität für die Gerstezüchtung

Koordinator: Herr Prof. Dr. Nils Stein – (Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK))

Projektbeschreibung

Das SHAPE Projekt geht in die dritte Förderphase mit dem Ziel, die Informationen des Gersten-Pan-Genoms zu vervollständigen und als grundlegende Wissensbasis für die Züchtung und Forschung zur Verfügung zu stellen. Das Pan-Genom beschreibt die vollständige, nicht-redundante Genominformation inklusive aller möglichen Unterschiede, die im Genom zweier oder mehrerer beliebiger Individuen derselben Spezies auftreten können. Diese neue Datengrundlage für Gerste, inklusive des Spektrums an Einzel-Nukleotid und Strukturvariationen (SNV, SV) wird zukünftig helfen, Pflanzenzüchtung in höchster Auflösung mit Daten zur natürlichen genetischen Vielfalt, sowie Merkmalen für Krankheitsresistenz oder allgemeine agronomische Bedeutung, zu verknüpfen. Als eine der dringend benötigten Wissensgrundlagen wird das Pan-Genom der Gerste dazu beitragen, ein systematisches Verständnis der einfachen und komplexen Merkmalsausbildung in Abhängigkeit von Zeit und Umwelt zu gewinnen. Die heutige Gerstezüchtung wird sich als Folge in eine neue Disziplin der Systemanalyse und -modellierung im Zeitalter der großen Datenmengen verwandeln.

Teilprojekte

Wesentliche, in Projektphase P1 begonnene und in SHAPE-P2 weitergeführte Arbeiten, werden vervollständigt bzw. um zentrale Komponenten ergänzt: (i) Erstellung eines Bridging-Pan-Genoms aus mindestens 20 Elite-Sorten mit zentraler Rolle im Stammbaum der mitteleuropäischen Gerstezüchtung, (ii) genomweite Annotation sämtlicher >70 Hifi chromosome-scale Genomassemblies aus SHAPE-P2 sowie der neu erstellten 20 Assemblies aus SHAPE-P3, (iii) Integration, Visualisierung und gezielte Nutzbarmachung der Gerste Pan-Genom Daten für Forschung und Züchtung, (iv) Validierung von möglichen neuen, in der Elitezüchtung nicht genutzten, Resistenzgenen in biparentalen Kreuzungen, (v) Weiterentwicklung der in P1 und P2 aufgebauten Kernsammlung hinzu merkmalsspezifischen Kernsammlungen.


Structural genome variation, haplotype diversity and the barley pan-genome - Exploring structural genome diversity for barley breeding

Coordinator: Herr Prof. Dr. Nils Stein – (Institut)

Project description

The SHAPE project is entering its third funding phase with the aim of completing the information of the barley pan genome and making it available as a basic knowledge base for breeding and research. The pan-genome describes the complete, non-redundant genome information including all possible differences that can occur in the genome of any two or more individuals of the same species. This new database for barley, including the spectrum of single nucleotide and structural variations (SNV, SV), will in future help to link plant breeding at the highest resolution with data on natural genetic diversity, as well as traits for disease resistance or general agronomic importance. As one of the much needed knowledge bases, the barley pan-genome will help to gain a systematic understanding of simple and complex trait formation as a function of time and environment. As a result, contemporary barley breeding will transform into a new discipline of systems analysis and modelling in the era of big data.

Sub-projects

Essential work begun in project phase P1 and continued in SHAPE-P2 will be completed and/or supplemented by central components: (i) creation of a bridging pan-genome from at least 20 elite cultivars with a central role in the phylogenetic tree of Central European barley breeding, (ii) genome-wide annotation of all >70 Hifi chromosome-scale genome assemblies from SHAPE-P2 as well as the newly created 20 assemblies from SHAPE-P3, (iii) integration, visualisation and targeted utilisation of the barley pan-genome data for research and breeding, (iv) validation of possible new resistance genes not used in elite breeding in biparental crosses, (v) further development of the core collection built up in P1 and P2 into trait-specific core collections.

Teilprojekte

031B1302A
Fördersumme: 1.363.029,62 €

Herr Prof. Dr. Nils Stein

Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)


E-Mail-Kontakt

Tel: +49 39482 5522

Corrensstrasse 3

06466 Seeland OT Gatersleben

Deutschland


zur Website
031B1302B
Fördersumme: 281.566,75 €

Herr Dr. Manuel Spannagl

Helmholtz Zentrum München


E-Mail-Kontakt

Tel: +49 89 3187-3948

Deut. Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

Ingolstädter Landstraße 1

85764 Neuherberg

Deutschland


zur Website
031B1302C
Fördersumme: 133.746,89 €

Laufzeit 28.02.2023 – 31.01.2026


Herr Dr. Klaus Oldach

KWS LOCHOW GMBH


E-Mail-Kontakt

Tel: +49 5051 477 321

Bergen

Ferdinand-von-Lochow-Str. 5

29303 Bergen

Deutschland


zur Website
031B1302D
Fördersumme: 60.882,30 €

Frau Dr. Julia Rudloff

Limagrain GmbH


Griewenkamp 2

31234 Edemissen

Deutschland


zur Website
031B1302E
Fördersumme: 55.982,12 €

Frau Viktoria-Elisabeth Dohrendorf

NORDSAAT Saatzuchtgesellschaft mbH


E-Mail-Kontakt

Tel: +49 (0) 4547 344

Zuchtstation Gudow

Hofweg 8

23899 Gudow-Segrahn

Deutschland


zur Website
031B1302F
Fördersumme: 135.845,15 €

Herr Prof. Dr. Ahmed Jahoor

Nordic Seed Germany GmbH


E-Mail-Kontakt

Tel: +45 8887 5106

Kirchhorsterstr. 16

31688 Nienstädt

Deutschland


zur Website