CROPS OF THE FUTURE

Multisun

Chemische und genetische Optimierung der Organregeneration in Sonnenblume zur verbesserten Umsetzung von Genome Editing-Verfahren

Koordinator: Dr. Tobias Sieberer – Technische Universität München

Projektbeschreibung

Die Neubildung von Spross- und Wurzelorganen aus undifferenziertem Gewebe ist eine wichtige Voraussetzung zur züchterischen Verbesserung von Nutzpflanzen durch Genomeditierung. Viele Pflanzenarten zeigen jedoch ein sehr beschränktes Organbildungspotenzial in der Gewebekultur, wodurch der Einsatz dieser innovativen Züchtungsmethodik nicht möglich ist oder sich zeit- und kostenintensiv gestaltet. Wir haben in Vorarbeiten mehrere Tausend Chemikalien auf ihre organbildungsfördernde Wirkung mittels Hochdurchsatzanalyse getestet. Dabei konnten neuartige Wachstumsregulatoren identifiziert werden, die die Organregeneration in der Modellpflanze
Ackerschmalwand erhöhen. Da diese Substanzen unabhängig zu den normalerweise verwendeten klassischen Pflanzenhormonen wirken, repräsentieren sie eine interessante Alternative, um die Regenerationsrate von Problemkulturen zu verbessern.

Im Zuge des Projekts soll die Wirkung dieser Substanzen bei Sonnenblumen getestet werden. Diese wichtige
Ölpflanze ist aufgrund ihrer stark eingeschränkten Regenerationsrate zurzeit schwer zugänglich für Genomeditierungs-Ansätze. Komplementär zu diesem chemischen Ansatz werden wir auch die zeitlich begrenzte Aktivierung von sprossbildenden Transkriptionsfaktoren in Sonnenblume durchführen, eine Methode, die kürzlich
erfolgreich bei Getreide eingesetzt wurde, um die Organogenese anzuregen. Das Projekt beinhaltet auch die Identifizierung von zusätzlichen regenerationsfördernden Substanzen durch die Hochdurchsatzanalyse einer
chemischen Bibliothek. Es wird erwartet, dass dieser interdisziplinäre Ansatz nicht nur zu einer erhöhten Transformationseffizienz in Sonnenblume führt, sondern auch zur Entwicklung neuartiger Wachstumsregulatoren mit breiter Anwendungsmöglichkeit in Gewebekultur-basierenden Methoden beiträgt.

(english (Beta))

Multisun
Chemical and genetic optimization of regeneration capacity in sunflower to improve genome editing strategies

Projektbeschreibung (en)

The regeneration competence of transformed plant tissues is a key bottleneck in genetic transformation protocols required for genomic editing approaches. Optimization of the organogenic potential of transformation-competent plant tissues is thus a major target to make this breeding technology more applicable. Using high-throughput chemical screening we identified a number novel small molecule compounds, which promote shoot or root organogenesis in tissue culture. Since these compounds appear to act partially independent of classical plant hormones usually used to trigger organ formation, they represent interesting candidates to improve regeneration in recalcitrant crop species. To proof this concept, we will evaluate the impact of these novel growth regulators on the transformation efficiency of sunflower. This important oil crop is known for its high regenerative recalcitrance in tissue culture, limiting the implementation of transformation-based breeding methods for genetic improvement. Complementary to the chemicals, we will also apply transient expression of shoot-specifying transcription factors in the transformation protocol of sunflower, a procedure recently shown to be successful in cereals. Finally, to expand the number of chemicals to be tested in sunflower we will perform a small molecule screen for additional enhancers of de novo shoot meristem formation. This interdisciplinary approach should identify effective strategies to promote sunflower transformation and
might also contribute to the characterization of novel plant growth regulators improving tissue culture-based methods in general.

Eckdaten

CROPS OF THE FUTURE

Multisun

Projektlaufzeit

01.05.2018 - 30.04.2020

Förderkennzeichen

031B0554

Fördersumme

Öffentlich: 335.705,00 €
Privat: 0,00 €
Gesamt: 335.705,00 €
Herr Dr. Tobias Sieberer
E-Mail-Kontakt
Technische Universität München

Liesel-Beckmann-Str. 2
85354 Freising
Deutschland