TRANSBULB
PLANT BIOTECHNOLOGY


Genomics-basierter Ansatz zur Nutzbarmachung des sekundären Genpools für eine nachhaltige Gerstezüchtung

Koordinator: Herr Prof. Dr. Nils Stein – (Leibniz)

Projektbeschreibung

Hordeum bulbosum ist eine verwandte Wildart der Kulturgerste (Hordeum vulgare). Sie zeichnet sich durch besondere Widerstandfähigkeit gegenüber wichtigen Krankheitserregern der Kulturgerste aus. Durch weite zwischenartliche Kreuzungen ist es in der Vergangenheit gelungen,  Chromosomenbereiche aus H. bulbosum in H. vulgare zu übertragen, die wichtige Resistenzgene tragen. Im Rahmen des TRANSBULB-Projektes sollen unter Verwendung der mittlerweile für H. vulgare umfangreich verfügbaren Genominformation für sechs chromosomale Introgressionen aus H. bulbosum in H. vulgare, eine große Anzahl molekularer Marker entwickelt werden. Mit diesen soll eine präzise genetische Charakterisierung der Introgressionen erreicht werden.  Die neuen Marker dienen dazu, durch Rekombination verkleinerte bulbosum-Introgressionen zu selektieren und so enggekoppelte negative Eigenschaften zu entfernen. Die geplanten Arbeiten gliedern sich in folgende Punkte: (I) Identifizierung des konservierten (syntänen) Bereichs der H. bulbosum Introgressionen in H. vulgare; (II) Entwicklung von PCR-Markern auf Basis der Gersten-Genominformation; (III) Identifizierung von Polymorphismen zwischen H.bulbosum und H.vulgare; (IV) Eingrenzung der maximalen Ausdehnung der Introgressionen aus H.bulbosum; (V) Erstellung eines Whole Genome Shotgun Sequenzdatensatzes aus H. bulbosum für die de novo Assemblierung der Gen-tragenden Bereiche des bulbosum-Genoms als Grundlage für die effiziente, multi-parallele, genom-weite Suche nach Sequenzpolymorphismen; (VI) Kartierung der Resistenzgene in mindestens zwei ausgewählten Introgressionen; (VII) Selektion verkleinerter Introgressionen und Ableitung von DH Linien für die Ertrags-Evaluierung und als verbessertes Material für Pre-Breeding. Als Ergebnis wird das Projekt für vier (maximal sechs) Introgressionen aus H. bulbosum, nahezu unbegrenzt molekulare Marker entwickeln. Diese können gezielt eingesetzt werden, um wertvolle Introgressionen durch Rekombination zu verkleinern und so die Introgressionen für die züchterische Nutzung  aufzuwerten. Diagnostische Marker für eingegrenzte Introgressionen werden der Züchtungsindustrie  verbesserte Selektionswerkzeuge liefern. Die gewonnenen Informationen werden bei zukünftiger Klonierung der zugrundeliegenden Gene als wichtige Werkzeuge eingesetzt werden können.


A genomics-based approach to utilize the secondary gene pool for sustainable barley breeding

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

Project description

Hordeum bulbosum, a wild relative of barley (Hordeum vulgare) is known for its resistance to a large number of important barley pathogens. Over the last decades the introgression of chromosome segments of H. bulbosum into H. vulgare was enabled though interspecific crossing between both species. These so-called Hordeum bulbosum introgressions may often carry important disease resistance genes. The project “TRANSBULB” aims to develop molecular markers for six such H. vulgare/H. bulbosum introgressions, which are known to bear desired resistance genes.  This should be achieved by using the latest available comprehensive genomic information of H. vulgare.  Molecular markers will allow a precise genetic characterization of the H. bulbosum introgressions as well as the selection of progeny plants carrying narrowed introgression sizes, owning to recombination. The latter is necessary, as besides the desired disease resistance gene the introgressed H. bulbosum segments may also carry “wild” Hordeum genes, which are likely to be deleterious or disadvantageous for yield performance in adapted cultivated barley. The work plan is structured as followed: (I) Identification of the conserved (homeologous) part of the H. bulbosum introgression in H. vulgare; (II) Development of PCR based markers using the available barley genome information; (III) Identification of polymorphisms between H. vulgare and H. bulbosum; (IV) Determination of the exact dimensions of H. bulbosum introgressions; (V)  Development of whole-genome-shotgun sequencing data of H. bulbosum for a de novo assembly of gene carrying areas of the H. bulbosum genome, as a basis for the efficient, multi-parallel, genome-wide search for sequence polymorphisms; (VI) Mapping of the resistance genes in a minimum of two introgression lines; (VII) Selection of plants with reduced introgression sizes and their utilization to develop double haploid lines, which will be used for yield evaluation trials and as starting material for pre-breeding. As a result of the project we will provide a nearly unlimited amount of markers for four (maximum six) introgression lines. These can be applied to select plants with reduced introgression sizes, which will be a valuable source in barley breeding programs.  Diagnostic markers will serve barley breeders as improved selection tools. The gained information will support prospective cloning of the genes of interest.

Teilprojekte

0315966A
Fördersumme: 149.602,20 €

Laufzeit 01.01.2012 – 31.05.2015


Herr Prof. Dr. Nils Stein

Leibniz


E-Mail-Kontakt

Tel: +49 39482 5522

Institut f. Pflanzengenetik u Kulturpflanzenforschung

Corrensstrasse 3

06466 Seeland OT Gatersleben

Deutschland


zur Website
0315966B
Fördersumme: 292.259,60 €

Laufzeit 01.05.2012 – 30.04.2015


Frau Dr. Brigitte Ruge-Wehling

Julius Kühn-Institut


Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen

Braunschweig

Messeweg 11-12

38104 Braunschweig

Deutschland


zur Website
0315966C
Fördersumme: 133.892,60 €

Laufzeit 01.05.2012 – 31.07.2015


Herr Dr. Markus Herz

Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft


Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung

Am Gereuth 8

85354 Freising

Deutschland


zur Website