Durum wheat is mainly grown as a summer crop. An introduction of a winter form failed until now due to the difficulty to combine winter hardiness with required process quality. Winter hardiness is a complex trait, but in most regions the frost tolerance is decisive. Thereby a major QTL, which was found in T. monococcum, T.aestivum, H. vulgare and S.cereale on chromosome 5, seems especially important. With genotyping by sequencing it is now possible to make association mapping based on very high dense marker maps, which delivers new possibilities to detect main and epistatic effects. Furthermore, new sequencing techniques allow candidate gene based association mapping. The main aim of the project is to unravel the genetic architecture of frost tolerance and quality traits in durum. Thereby, the objectives are to (1) determine the genetic variance, heritability and correlations among frost tolerance and quality traits, (2) examine linkage disequilibrium and population structure, (3) investigate sequence polymorphism at candidate genes for frost tolerance, and (4) perform candidate gene based and genome wide association mapping.
Zahlreiche, zumeist endemische, chilenische Monocotylen-Sippen werden im Rahmen eines Gemeinschaftsprojektes der Landwirtschaftlichen und Biologischen Fakultät der Universität Talca, Chile, hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit für kommerzielle Zwecke (Zierpflanzen) untersucht. Die biologische Begleitforschung zielt auf die Lösung verschiedener taxonomischer Probleme, z.B. die Aufgliederung der Gattung Hippeastrum s.l. (Amaryllidaceae) auf Basis der Chromosomengrundzahlen und des Karyotyps.
Erweiterung des Kenntnisstandes der Genetik des Roggens und Erarbeitung von Grundlagen fuer eine gezielte Kombinationszuechtung. Isolierung morphologisch abweichender Roggenlinien aus spaltenden Populationen. Auslese von Pflanzen mit induzierten Chromosomenstueckumbauten (Translokationen) aus bestrahltem Material. Selektion von Linien mit je einem zusaetzlichen Chromosom (trisome Linien) aus Valenzkreuzungen selbstfertiler Inzuchtlinien. Zuordnung von morphologischen Markern, Translokationen und Trisomen zu den entsprechenden Chromosomen (Kopplungsgruppen). Spaeterhin: Ermittlung genetischer Abstaende.
Mit Hilfe von next generation Resequenzierung werden Genomregionen mit Einfluss auf die Trockentoleranz in Mais charakterisiert. Diese Regionen werden in einer Introgressionsbibliothek, die für Trockentoleranz spaltet, gezielt angesprochen. Mit Trockentoleranz assoziierte Gene werden umfassend charakterisiert und in einer Sammlung diverser Maislinien auf allelische Variation untersucht. Ein in silico Ansatz dient der Lokalisierung weiterer Gene für Trockentoleranz und der Erstellung einer virtuellen Genomkarte für die Trockenstressantwort im Mais.
Dieses Projekt hat zum Ziel, die Mechanismen der Resistenz gegen den Echten Mehltau (E. necator) aufzuklären, die am Haupt-QTL Locus Ren3 auf Chromosom 15 von Regent kodiert sind.Zur Sequenzanalyse des Locus müssen vorhandene genomische Teilsequenzen aus der Region weiter assembliert werden. Die resultierenden Contigs sind durch PCR Verfahren zu überprüfen. Das Schließen noch bestehender Lücken durch long range PCR ist anzustreben. Bioinformatorische Analysen (Ermittlung kodierender Bereiche, Datenbankabgleiche) werden in den Sequenzen positionelle Kandidatengene für die Resistenz identifizieren. Diese Kandidatengene werden auf ihre funktionelle Bedeutung hin untersucht. Dazu dienen Genexpressionsanalysen an resistenten und anfälligen Reben im Zusammenhang mit mikroskopischen Beobachtungen der Wirt/Pathogeninteraktion in frühen Stadien der pflanzlichen Abwehr.Vergleichende Diversitätsstudien der Kandidatengene an einem umfangreichen Probensatz resistenter und anfälliger Reben werden Sequenzvarianten und Einzelnukleotidaustausche (single nucleotide polymorphisms, SNPs) aufzeigen. Diese werden durch QTL Analyse und Assoziationsgenetik auf ihre Korrelation mit der Resistenzausprägung hin untersucht, womit zusätzliche Hinweise auf ihre funktionelle Bedeutung erhalten werden. Letztendlich ist ein Modell der erfolgreichen Abwehr bei Regent zu entwickeln. Wichtige Kandidatengene aus diesen Arbeiten sind durch Transformation in anfällige Rebsorten einzuführen und schließlich durch Test der transgenen Reben in ihrer Funktion zu validieren.Mit diesem Projekt und der Erarbeitung der Resistenzmechanismen wird eine Grundlage zur verbesserten züchterischen Nutzung der Resistenzloci in der Kombinationszüchtung für pyramidisierte, nachhaltige Resistenz geschaffen. Eng Merkmals-korrelierende (SNP) Marker werden erarbeitet, die in der Marker-gestützten Züchtung im Hochdurchsatz angewandt werden können.
Zuechtung resistenter Weizenlinien aus Gattungskreuzungen Triticum x Secale. Herstellung fertiler Bastarde mit Hilfe der Colchicinbehandlung. Rueckkreuzung der Bastarde (Triticale) mit dem Weizenelter. Auslese von Weizenlinien mit einzelnen addierten Fremdchromosomen (Additionslinien). Kreuzung der Additionen mit Weizenlinien, denen definierte Chromosomen fehlen (monosome Linien). Identifizierung von Weizen mit einem eingebauten Fremdchromosom (Substitution). Ermittlung des Resistenzverhaltens der Substitutionslinien. Spaeterhin: Einbau einzelner Genkomplexe (Chromosomensegmente) der Fremdchromosomen in den Weizen.
Die Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) als Kombination molekulargenetischer und cytologischer Methoden erlaubt erstmals eine sichere Unterscheidung von Brassica Genomen. In B.caninata (BBCC) und B.juncea (AABB) konnte das B-Genom mittels Genomischer Fluoreszenz in situ Hybridisierung (GISH) markiert werden. Dies erlaubt die Verfolgung von Fremdchromatin des B-Genoms in Artkreuzungen und ihren Rückkreuzungen. Translokationen, Additions- und Substitutions-Chromosomen sollen in schon selektierten Artkreuzungen und ihren Rückkreuzungs-Nachkommen nachgewiesen werden. In der Meiose soll das Paarungsverhalten der Genome untersucht werden, weil mit GISH jetzt zwischen Homologen- und Homöologenpaarung unterschieden werden kann. Homöologenpaarungen ermöglichen intergenomische Rekombinationen, die bei Artkreuzungen zu einem stabilen Einbau neuer Methoden führen können. Die beiden Genome von B.napus (AACC) lassen sich nicht mit GISH unterscheiden, weil sie sich zu ähnlich sind. Es sollen genomspezifische Sequenzen selektiert werden, die lang genug sind, um Fluoreszenz-Signale zu erkennen. Mit diesen Sonden lassen sich nicht nur die beiden Genome unterscheiden, sondern je nach Sonde auch einzelne Chromosomen identifizieren
Verteilung der verschiedenen Reproduktionstypen im oestlichen Teil Deutschlands, Aussagen zum Artkonzept und zur Taxonomie fuer den Untersuchungsraum, vergleichende chromosomenmorphologische Untersuchungen in verschiedenen infragenerischen Verwandtschaftsgruppen der Gattung als Beitrag zur Karyobotanik der Gattung Taraxacum (Loewenzahn).
Im Kartoffelanbau können Nematoden, insbesondere der weiße Kartoffelzystennematode Globodera pallida, Ertragsausfälle bis zu über 50 % verursachen. Von G. pallida existieren verschiedene Pathotypen, die sich extrem schnell verbreiten. In Deutschland sind bereits großräumig Ackerböden verseucht. Da es sich bei G. pallida um einen Quarantäne-Schaderreger handelt, ist auf befallenen Ackerflächen der Anbau auf resistente Kartoffelsorten beschränkt. Chemische Bekämpfungsmaßnahmen stehen derzeit nicht zur Verfügung. Die polygene Natur der dauerhaften Resistenz bedingt die geringe Aussagekraft der derzeit bekannten molekularen Selektionsmarker. Das an der TUD entwickelte Inter-SINE Amplified Polymorphisms-Markersystems (ISAP) soll angewandt werden, um in einer genomweiten Assoziationsstudie molekulare Marker zu identifizieren, welche eine Kopplung zu Genen aufweisen, die eine G. pallida-Resistenz vermitteln. Hierfür soll auf die vom Bundessortenamt durchgeführte Resistenzeinstufung der in Deutschland zugelassenen Kartoffelsorten aufgebaut werden. Hinzugezogen werden G. pallida-resistente europäische Genotypen und Prebreeding Material, welches von resistenten Wildkartoffeln abstammt. Ziel ist die Identifizierung Resistenz-gekoppelter Markerbanden, um eine chromosomale Lokalisierung dieser Resistenz-assoziierten Loci und die Ableitung diagnostischer STS-Marker zu ermöglichen, die in der Kartoffelzüchtung zur Selektion eingesetzt werden.
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