Entwicklung einer neuen Züchtungstechnologie für verbesserte Wurzelsysteme, Trockentoleranz und eine nachhaltige Pflanzenproduktion

Description: Der Klimawandel wird auch in Europa zu Trockenperioden führen, dieerhebliche Ernteeinbußen verursachen. Darüber hinaus ist zuerwarten, dass chemische Wachstumsregulatoren in derPflanzenproduktion in Zukunft nicht mehr angewendet werden könnenaufgrund ihrer Schädlichkeit für Mensch und Umwelt. Für beideProblembereiche soll in diesem Projekt eine Lösung entwickeltwerden in Form einer neuen Züchtungstechnologie, deren Fokus aufden Wurzeln liegt. Durch ein besser entwickeltes Wurzelsystemwerden Pflanzen in die Lage versetzt, die Bodenwasserressourcenbesser zu nutzen und weniger unter Nachbaukrankheit zu leiden. DerTransfer bakterieller Gene auf Nutzpflanzen auf natürlichem Weg wirdzudem zu kompakteren Pflanzen führen, die mit geringerem Einsatz an chemischen Pflanzenschutzmitteln produziert werden können. In diesem Projekt sollen Wildtypstämme von Rhizobium rhizogenes zum Einsatz kommen, die ein sogenanntes "root inducing" (Ri) Plasmid (u.a. mit den rol Genen) tragen. Die T-DNA auf dem Ri Plasmid wird übertragen und ins Pflanzengenom integriert und verursacht die Bildung von "hairy roots". Aus diesen "hairy roots" lassen sich über In-vitro-Kulturtechniken ganze Pflanzen, sog. Ri Pflanzen regenerieren.Die mit der Ri T-DNA übertragenen Gene führen in diesen Pflanzen zu deutlichen Veränderungen in der Morphologie, darunter verstärkte Wurzelbildung, kompakter Habitus und veränderte Blatt- und Blüteneigenschaften. Die Ri-Pflanzen stellen "prebreeding" Material dar, mit dem in der neuen Züchtungsstrategie Kreuzungen durchgeführt werden. Es schließen sich Selektionsschritte und die molekulare Analyse der Aufspaltung der rol Gene an zur Entwicklung von Sorten mit hoher Pflanzenqualität und starkem Wurzelsystem. Die Projektziele sind: 1) Entwicklung einer biotechnologischen Züchtungsstrategie mittels R. rhizogenes; 2) Optimierung der Pflanzenregeneration aus "hairy roots"; 3) Detaillierte phänotypische Charakterisierung der Ri-Pflanzen (unter- und oberirdischeEntwicklung) 4) Kultur von Ri-Pflanzen mit geringerem Einsatz von Wachstumsregulatoren 5) Prüfung der Ri-Pflanzen unter abiotischem und biotischem Stress (Trockenstress und Nachbaukrankheit); 6) Untersuchung der Vererbung der übertragenen Gene; 7) Implementierung der Nutzung von R. rhizogenes in eineZüchtungsstrategie. Diese Ziele sollen an für dieses Projekt ausgewählten Modellpflanzen realisiert werden, die in Europa wirtschaftlich bedeutend sind (Raps, Sonnenblume, Rose, Apfel, Chrysantheme). Die mit dieser Strategie erstellten Pflanzen gelten nicht als gentechnisch verändert (GMO). Deshalb gibt es zahlreiche Anwendungen der Technologie für Züchtung und nachhaltige Pflanzenproduktion. Zudem werden in diesem mulidisziplinären Ansatz grundlegende genetische Erkenntnisse u.a. zurTransformierbarkeit und zu den Effekten der T-DNA-Gene erarbeitet. Am Ende steht eine neue Züchtungstechnologie, die zu einer nachhaltigen Produktion von gartenbaulichen und landwirtschaftlichen Kulturen führt.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Wachstumsregulator ? Genom ? Raps ? Sonnenblume ? Trockenheitsresistenz ? Morphologie ? Phytopathologie ? Rhizobium ? Nutzpflanze ? Pflanzenproduktion ? Pflanzensamen ? Wasserstress ? Gentechnisch veränderte Pflanze ? Pflanzenernährung ? Pflanzenzüchtung ? Pflanze ? Chemische Schädlingsbekämpfung ? Europa ? Nachhaltige Produktion ? Klimawandel ? Züchtung ? Agrartechnik ? Stress ? Plant Cultivation ?

Region: Lower Saxony

Bounding boxes: 9.16667° .. 9.16667° x 52.83333° .. 52.83333°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Flanders Innovation en Entrepreneurship (Mitwirkung)
• Instituut voor Landbouw-, Visserij- en Voedingsonderzoek (Mitwirkung)
• Leibniz Universität Hannover (Mitwirkung)
• Leibniz Universität Hannover (Projektverantwortung)
• Ministry of the Environment and Food of Denmark (Mitwirkung)
• The National Centre for Research and Development (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii (Mitwirkung)
• University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca (Mitwirkung)
• University of Copenhagen, Faculty of Life Sciences - Environment, Resources and Technology Section (Mitwirkung)

Time ranges: 2021-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Development of a novel breeding technology for improved root system, drought tolerance and sustainable plant productions
  Description: Climate change in Europe will result in higher risks for drought spellsthat will cause considerable yield losses. Furthermore, chemical plantgrowth regulators are harmful for humans and the environment and itis expected that applications will be increasingly restricted andbanned in the near future. In this project we intend to develop asustainable solution for both problems by a novel breeding technologyfocusing on the roots. By enhancing root growth a better adaptation ofplants to stress can be obtained providing plants with improvedcapacity to exploit soil water resources and a higher tolerance to plantreplant disease. Transfer of bacterial genes to crops in a natural waywill also result in compact plants which can be produced with lessagro-chemicals. We focus on the development of a new approachusing rhizogenic agrobacteria as a novel breeding technology. Naturalstrains of Rhizobium rhizogenes carry the root inducing (Ri) plasmid(containing a.o. the rol genes). The T-DNA located on the Ri plasmidis transferred and integrated in the plant host nuclear genome andcauses "hairy root" formation. From these hairy roots, by tissueculture techniques whole plants can be regenerated, the so-called Riplants. The presence of Ri T-DNA genes in such plants leads tomarked changes in plant morphology, including increased rootingability and compact growth next to changes in flower and/or leafmorphology. These Ri plants are prebreeding material, i.e. the firststep in a new breeding strategy where crosses of Ri plants, selectionand molecular monitoring of the segregation of the rol genes go handin hand to obtain a commercial variety with a stronger root systemand all qualitative standards. The specific objectives of the projectare: 1) to develop a biotechnological breeding tool by rhizogenicagrobacteria; 2) to optimize plant regeneration from transformedroots; 3) to in depth characterize phenotypic changes of the Ri plantsabove- and belowground; 4) to test if Ri plants require less chemicalplant growth regulators; 5) to test the stress performance of Ri plants under drought and replant disease; 6) to monitor heredity of theintroduced genes transferred by rhizogenic agrobacteria; 7) toimplement the use of rhizogenic agrobacteria as breeding tool in abreeding strategy. These objectives will be implemented in this projecton selected model crops widely grown over Europe (oilseed rape,sunflower, rose, apple, chrysanthemum). Plants that originate fromthis technique are not considered genetically modified organisms(GMO). Therefore a wide range of applications becomes possible inbreeding and sustainable plant production. At the same time, thisproject ensures in depth research on the genetic basis oftransformability and specific effects of the different T-DNA genes by amultidisciplinary approach. The outcome will be a new breedingtechnology for the agricultural and horticultural sector enabling a moresustainable production. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1140425

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/459498555 (Webseite)

Status

Aktiv

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