INNO GRAIN-MALT
PLANT BIOTECHNOLOGY


Entwicklung trockentoleranter Gerste mit verbessertem Samenertrag und gesteigerter Brauqualität

Koordinator: Herr Dr. Viktor Korzun – (KWS LOCHOW GMBH)

Projektbeschreibung

Nach dem deutschen Reinheitsgebot bilden Wasser, Hefe und Gerstenmalz die einzigen Ausgangsstoffe für die Bierproduktion. Die Gerstenmalzproduktion hängt von der Verwendung spezieller Sorten mit höchster Brauqualität ab. Brauqualität ist ein komplexes, polygen vererbtes Merkmal, dessen Ausprägung stark von Umweltfaktoren wie z.B. Trockenheit abhängt. Um den Kornertrag zu erhalten und die Brauqualität von Gerste, die unter Trockenheits-anfälligen Bedingungen wächst, zu verbessern, müssen wir (1) molekulare Mechanismen der Ertragsstabilität und Kornqualität bei Trockenstress während der Kornfüllung verstehen und (2) regulatorische Faktoren und strukturelle Gene, die die Brauqualität beeinflussen, identifizieren.

Unter Verwendung eines „genetical genomics“ Ansatzes, sollen Expressions (e)QTLs in einer F1 DH Population (segregierend für Brauqualität und zwei prinzipiellen Trockentoleranzmechanismen, staygreen und remobilisierend) identifiziert werden. Das soll zugrunde liegende genetische Faktoren lokalisieren und identifizieren sowie die Bestimmung vorteilhafter Allele erlauben, und eine Beschreibung regulatorischer Netzwerke ermöglichen, die dem Kornertrag und der Kornqualität unter sowohl Trockenstress- als auch normal bewässerten Bedingungen zugrunde liegen. Um sich mit dieser Frage zu befassen, wurde eine genetische Karte unter Verwendung des 9K Infinium Chips erstellt. Das erhaltene Wissen wird es ermöglichen, Kandidatengene für Brauqualität zu identifizieren und zu bestätigen sowie selektierbare Marker für die Entwicklung von trockentoleranten Genotypen mit erhöhter Ertragsstabilität und –qualität anzuwenden. SNP-Genotypisierung eines „Breeder’s Panel, das Sorten und die DH-Nachkommen aus ausgewählten Kreuzungen enthält, wird Markerinformationen bereitstellen, die sowohl für die QTL-Analyse als auch für die Gründung einer Kalibrier-Population notwendig sind. Die Population wird für die genomische Selektion verwendet. Die verfügbaren Daten werden einen der Effizienz der genomischen Selektion und der Marker-gestützte Selektion erlauben und somit wichtige Hinweise bezüglich der Züchtungsmethodik geben. Für ein „proof of concept“ wurden transgene Pflanzen erzeugt, die durch Veränderung des ABA-Gehaltes stay-green Effekte bei Trockenheit begünstigen. Diese Pflanzen werden detailliert analysiert um ihre Relevanz für bessere Kornqualität bei Trockenheit und ihren nachfolgenden Einfluss auf Mälzungsmerkmale zu beurteilen.

Zu erwartende Ergebnisse sind: (a) Informationen über Gennetzwerke, die die Entwicklung neuer Samenreifungs-verwandter molekularer Marke ermöglichen, welche die Ertragsstabilität und Qualität bei Trockenheit beeinflussen; (b) bestätigte Kandidatengene für Brauqualität, die cis-reguliert und somit zugänglich für die Marker-gestützte Selektion sind; (c) Information über die Effizienz der genomischen Selektion bezüglich Kornertrag und Brauqualität.


Developing drought sustainable genotypes with improved seed yield and quality suitable for malting

Coordinator: Herr Dr. Viktor Korzun – (Institut)

Project description

According to the German Purity Law (Reinheitsgebot) water yeast and malt from barley form the only raw material for the production of regular beer. The production of malt from barley depends on the use of specific cultivars with high malting quality. Malting quality is a complex, polygenically inherited trait, the expression of which is subject to strong environmental effects, such as drought. To maintain grain yield and to improve malting quality from barley grown under drought-prone conditions, we need to (i) understand molecular mechanisms of attaining yield stability and uncompromised seed quality under drought stress during seed filling and (ii) to identify the regulatory factors and structural genes influencing malting quality.

By using a "genetical genomics" approach, expression (e)QTL will be identified in a F1 double haploid population segregating for malting quality and two principal drought tolerance mechanisms (Staygreen and senescing/remobilising). This will allow to locate and identify the underlying genetic factors, enable the identification of favourable alleles and the description of regulatory networks underlying grain yield and seed quality under both drought and well watered conditions. To address this issue genetic map has been derived using 9K Infinium chip.The gained knowledge will allow to identify and confirm candidate genes for malting quality and to deploy selectable markers for the development of drought sustainable genotypes with improved yield stability and quality. SNP genotyping of a breeder´s panel, representing cultivars and DH progeny lines from selected crosses will provide marker information required both for QTL analysis and for the establishment of a calibration population to be used for genomic selection. The available data will allow comparing the efficiency of genomic selection and marker assisted selection and thus provide important clues regarding breeding methodology. For proof of concept, a set of transgenics was developed to promote stay-green effects under drought by manipulating ABA levels. These plants will be thoroughly analysed to assess the relevance for improved seed quality under drought and its subsequent impact on malting trait.

Expected deliverables are: (a) information on gene networks that will allow the development of new seed maturation-related molecular markers influencing stability of seed yield and quality under drought, (b) validated candidate genes for malting quality that are regulated in cis an thus amenable to marker assisted selection (c) information of the efficiency of genomic selection for grain yield and malting quality.

Teilprojekte

0315960A
Fördersumme: 918.066,00 €

Laufzeit 01.01.2012 – 30.11.2015


Herr Dr. Viktor Korzun

KWS LOCHOW GMBH


E-Mail-Kontakt

Tel: +49 50 51 -47 70

Bergen

Ferdinand-von-Lochow-Str. 5

29303 Bergen

Deutschland


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0315960B
Fördersumme: 840.875,10 €

Laufzeit 01.05.2013 – 31.12.2016


Herr Dr. Andreas Graner

Leibniz


Institut f. Pflanzengenetik u Kulturpflanzenforschung

Corrensstrasse 3

06466 Seeland OT Gatersleben

Deutschland


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