Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landessaatzuchtanstalt (720) durchgeführt. Roggen ist als Rohstoffquelle für die energetische Verwertung etabliert. Verglichen mit anderen Energiepflanzen liegen für den Roggen bislang keine ausreichenden Erkenntnisse über Genombereiche vor, auf denen Gene mit einem Einfluss auf die Ausprägung komplex vererbter quantitativer Merkmale, wie z.B. Korn- und Strohertrag bzw. deren Ertragskomponenten, lokalisiert sind. Im skizzierten Projekt sollen mittels QTL-Analyse ertragsrelevante Bereiche des Roggengenoms identifiziert und für die praktische Hybridroggenzüchtung durch praxisfähige, molekulare Marker erschlossen werden. Ergänzend zu vorhandenen genomischen Ressourcen des Roggens soll der Erkenntnisgewinn aus der grundlagenorientierten Forschung an Modellgenomen über Kornentwicklung und N-Stoffwechsel gezielt für die molekulare Charakterisierung des Roggengenoms genutzt werden. Insbesondere im Hinblick auf komplex vererbte Merkmale erlauben molekulare Marker eine schnellere und effizientere Entwicklung von Sorten, als dies durch reine phänotypische Selektion möglich ist. Für die praktische Hybridroggenzüchtung erhöht der Technologie- und Wissenstransfer die Wettbewerbsfähigkeit, die ohne intensive Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Instituten nicht zu erreichen wäre.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landessaatzuchtanstalt (720) durchgeführt. Das Ziel des GeneBank2.0-Projekts ist es, die Weizensammlung in der Genbank des IPK Gatersleben für die Züchtung über einen Ansatz der Genomik, Phenomik, Biodiversitätsinformatik und Präzisions-PreBreeding integriert zu erschließen. Die Strategien zur Nutzung genetischer Ressourcen reichen von der Identifikation von Punktmutationen bis hin zu Gameten mit hohem Zuchtwert. Wir werden genetische Fingerprints von ca. 22.000 Akzessionen des IPK Gatersleben erstellen. Diese bilden die Basis für die Entwicklung von vier innovativen und komplementären Strategien zur Identifizierung neuer nützlicher Allele oder Gameten: (1) Die 22.000 Akzessionen werden auf Resistenzen gegen die Krankheiten Gelbrost, Braunrost und Ährenfusariose untersucht. Phänotypische sowie Sequenzdaten werden mithilfe eines neuen Algorithmus analysiert, der es ermöglicht, eine nicht stratifizierte Population für Assoziationskartierung (GWAS) zusammenzustellen. Diese Population wird mittels der RenSeq-Technologie sequenziert, um resistenzassoziierte Gene und Allele durch haplotyp-basierte GWAS ausfindig zu machen. (2) Bei der Suche nach neuen Merkmalen liegt der Schwerpunkt auf der genetischen Variation für eine offene Weizenblüte, da dies für die Hybridweizenzüchtung wichtig ist. Unter Anwendung der 'Genomics-based Select-and-Backcross'-Methode werden Hauptgene identifiziert, die für offene Bestäubung verantwortlich sind. (3) Durch die Kombination von molekularer Physiologie und Populationsgenomik wird ein gezieltes Allele-Mining nach Kandidatengenen die an der Stickstoffnutzungs-Effizienz beteiligt sind durchgeführt. (4) Werkzeuge der genomischen Selektion werden beim Pre-Breeding benutzt, um genetische Variation für den Kornertrag aufzuschließen. Die vier Strategien sind in Aktivitäten der Biodiversitätsinformatik eingebettet, um die umfangreichen Daten mit neuen Werkzeugen der Populationsgenomik und der Quantitativen Genetik zu analysieren.
Das Projekt "Teilprojekt 12: Design und Implementierung von pilzspezifischen Microarrays ('EcoChips') für die Diagnostik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Biologie, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Abteilung Mykologie durchgeführt. Der Verbund GBOL II wird weiter am Ausbau der ersten umfassenden 'DNA-Barcoding' - Gendatenbank der deutschen Flora und Fauna arbeiten. Die Universität Bayreuth übernimmt dabei insbesondere die Entwicklung von EcoChips für das Monitoring von Holz- und Pflanzengewebe-besiedelnden Pilzen ökonomisch relevanter Pflanzen- bzw. Baumarten. Das Konzept des EcoChip basiert auf der unabhängigen Analyse von Hybridisierungssignalen funktioneller und phylogenetischer Gene aus dem Metatranskriptom während eines einzigen Microarray-Experiments. Die verwendeten Microarraysonden beziehen sich zum einem auf verschiedene Domänen von Enzymen (Peroxidasen, Cellulasen usw.), welche im pilzlichen Metabolismus involviert sind, zum anderen auf Barcoding-Gene, die und a. im Rahmen von GBOL erhoben werden. Chip-Sonden werden v.a. abgeleitet von DNA-Barcoding-Sequenzen, welche im Rahmen der Teilprojekte SUB-WP2 und SUB-WP4 gewonnen werden. Das Design erfolgt nach Peršoh et al. (2012) und Weig et al. (2013). Insgesamt sind drei Entwicklungszyklen bzw. Chipgenerationen vorgesehen. Um deren Funktionsfähigkeit zu testen, werden von verschiedenen Standorten und Nutzpflanzenarten Gewebeproben genommen. Das isolierte Material mit den Mikroorganismen wird der direkten RNA-Isolation zugeführt. Gewonnene Gesamt-RNA wird entsprechend der Herkunft fluoreszenzmarkiert und der Hybridisierungsanalyse unterzogen. Nach einem Jahr wird eine erste Generation des EcoChip fertig gestellt sein, die anhand ausgewählter Substrate getestet wird. Nach dem zweiten Jahr wird eine zweite Generation fertiggestellt und anhand von Umweltproben getestet werden. Eine dritte Chip-Generation wird im letzten Jahr mit weiteren Proben getestet und feingetuned. Microarray Daten werden bei ArrayExpress (www.ebi.ac.uk) zusammen mit MIAME-Env (www.mged.org)-konformen Beschreibungen der Experimente hochgeladen. Nucleinsäure- Sequenzdaten werden bei GenBank (www.ncbi.nlm.nih.gov/) via GBOL und BOLD hinterlegt.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NORDSAAT Saatzuchtgesellschaft mbH, Zuchtstation Gudow durchgeführt. Hybridsorten gewinnen verstärkt an Bedeutung und leisten einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung und Sicherung von Erträgen und Qualitäten, zur Steigerung der Nährstoff- und Wassernutzungseffizienz und damit der Schonung natürlicher Ressourcen im globalen Wintergerstenanbau. In SpeedBarley wird die genetische Breite der zukünftigen Wintergerste - Sortenentwicklung durch Kreuzungen mit Sommergerste erweitert werden und damit ein signifikanter Fortschritt hinsichtlich der Poolbildung in der Gerstenhybridzüchtung erwirkt. Kartierungspopulationen für die Charakterisierung blühbiologischer Eigenschaften werden erstellt und unter definierten klimatischen Bedingungen getestet, um nachhaltige Erkenntnisse für eine zuverlässige Linien- und Hybridsaatgutproduktion gewinnen zu können. Des Weiteren wird eine innovative Strategie zur beschleunigten Erstellung einer Saateltern-Population entwickelt, die trotz der langjährigen Anwendung der Doppelhaploiden-Produktion (DH) diese Schlüsseltechnologie maßgeblich optimieren wird. Mit Fokus auf die Hybridzüchtung ist die Strategie gekennzeichnet durch den Einsatz der asymmetrischen Protoplastenfusion zwischen H. vulgare und H. bulbosum, anschließend gezielter Kreuzung mit aktuellem Zuchtmaterial und integrierter markergestützter Selektion gleich zu Beginn einer Linienentwicklung im Züchtungsprozess. Aufgrund des zu erwartenden Erkenntnisgewinns auf der genetischen und pflanzenphysiologischen Seite und bei der zukünftigen Anwendung der neuen Strategie wird die wirtschaftliche nationale und internationale Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit aller beteiligten Wirtschaftspartner nachhaltig gestärkt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: TU Dresden (Botanik)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Botanik, Lehrstuhl Zell- und Molekularbiologie der Pflanzen durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, ein robustes, effizientes und schnelles Genotypen-Identifikationssystem zu entwickeln, dessen generelle Anwendbarkeit auf Laub- und Nadelbaumarten als Grundlage für Züchtung und Management von genetischen Ressourcen sowie für die Qualitätskontrolle von Erzeugung und Inverkehrbringen von Vermehrungsgut geprüft wird. Grundlage für die Verfahrensentwicklung sind die neuartigen molekularen ISAP-Marker (Inter-SINE Amplified Polymorphisms). ISAP-Marker repräsentieren variable Genomabschnitte zwischen den in hoher Kopienzahl vorkommenden SINEs (Short Interspersed Nuclear Elements). Auf Basis des bereits sequenzierten Genoms von Populus trichocarpa wird die Übertragbarkeit der Marker auf Laubbaumarten der Gattung Populus geprüft. Um die generelle Anwendbarkeit der Methode auf Baumarten zu ermitteln, wird die Hybridlärche als Nadelbaumart in das Vorhaben als weitere Modellbaumart einbezogen. Nach erfolgreicher Anwendung der Methode werden vorhandene Sorten, Klone und Akzessionen der Gattung Populus und der Gattung Larix genotypisiert. Die erhaltenen Informationen werden in einer Datenbank abgelegt und als Katalog für Referenzzwecke zur Verfügung gestellt. Das Teilvorhaben gliedert sich in fünf Arbeitspakete. Zunächst werden durch bioinformatische Methoden, insbesondere durch die Anwendung des Programms SINE-Finder SINEs aus der Genomsequenz der Pappel und der Hybridlärche (nach Teilsequenzierung) identifiziert. Nachfolgend werden die SINE-Kopien einer Cluster-Analyse unterzogen, um sie einzelnen Sequenzfamilien zuzuordnen. Es erfolgt eine molekulare Charakterisierung der SINE-Familien. Aus konservierten Regionen der SINEs werden Primer abgeleitet und durch PCR der Informationsgehalt der ISAP-Marker getestet. Die Anwendung der ISAP-Marker für die Genotypisierung von Akzessionen der Pappel und Lärche und Gewebekulturen der Hybridlärche erfolgt in einem weiteren Arbeitspaket. Die erhobenen Daten werden in einer Genotypisierungs-Datenbank abgelegt.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Nährwert von Sorghumpollen für Honigbienen und Effekte von Bienenbeflug auf die Ertragsbildung von Sorghum bicolor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen, Bieneninstitut Kirchhain durchgeführt. SoNaBi zielt auf die Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit von Sorghum im Energiepflanzenanbau mit Hilfe und zum Nutzen der Biene. Für eine effiziente Biogaserzeugung aus Sorghum erscheinen frühreife, rispenbetonte Sorten-Ideotypen, die dank verbesserter stofflicher Zusammensetzung das Potenzial für gesteigerte Methanerträge pro Flächeneinheit zeigen, am besten geeignet. Für die Konkurrenzfähigkeit hinsichtlich des Gesamtbiomasseertrags ist bei solchen Sorten jedoch die Kornausbildung als Resultat einer ausreichenden Pollenschüttung, Pollenvitalität und folgenden Embryoentwicklung entscheidend, und kühle Nächte können bei Sorghum zu einer Störung dieser Prozesse und reduziertem Kornansatz führen. In diesem Vorhaben soll daher einerseits die genetische Variation und Determination des Merkmals Kühletoleranz zur Blüte bzw. Pollenfertilität erforscht werden, um die Entwicklung stresstoleranter Sorten zu ermöglichen. Andererseits soll die Eignung von Sorghumpollen als Proteinquelle für Bienen während des defizitären Spätsommers untersucht werden. Das übergeordnete Ziel ist die Nutzung von Synergie-Effekten, in dem Sorghum durch eine verbesserte Pollenschüttung auch unter Stressbedingungen eine sichere Nahrungsquelle für Bienen bietet und andererseits die Befruchtung durch Bienen zu einer Stabilisierung der Erträge beiträgt Ein Sortiment genotypisierter Inzuchtlinien (n=350) soll in mehrjährigen und mehrortigen Feldversuchen auf Kornansatz und Pollenmerkmale phänotypisiert werden, um die darin gewonnen Ergebnisse für genomweite Assoziationsstudien und die Entwicklung diagnostischer Marker zu nutzen. Die Eignung von Sorghum als Nahrungsquelle für Bienen soll durch Pollenanalysen sowie Fütterungsversuche an Einzelbienen und an Bienenvölkchen in Flugzelten untersucht werden. Letztlich sollen stresstolerante und für Bienen als Proteinquelle geeignete Sorghumsorten entwickelt werden.
Das Projekt "Cellular and molecular studies on radiation quality: a comparison between genetically relevant radiation damage and cell inactivation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Schwerionenforschung durchgeführt. Objective: The proposed experiments aim to gain more insight into the biological efficiency of lighter ions at different biological levels for the induction and repair of DNA strand breaks in both chromosomal and plasmid DNA. General Information: Description of research work. In the last ten years, heavy charged particles have been used in radiobiological experiments more extensively than before. This development has basically two reasons: the increasing use of these particles in radiotherapy and radioprotection problems of manned space flights. In radiotherapy, approximately ten thousand patients have been treated with charged particles (mostly protons) with extraordinary success. Because of the better dose distribution and the increased relative biological efficiency at the end of the particle range, a strong trend is visible toward a treatment with heavier ions (e.g. carbon or neon ions). In manned space flights outside the shielding of the magnetosphere of the earth which are proposed by NASA and ESA, the heavy component of cosmic radiation pose a major risk for the health of the astronauts. In the case of the solar flare, lethal doses of protons can be reached even in short excursions outside the space craft. For long term space flights the risk of cancer induction is also important because the highly energetic heavy ions cannot be shielded very efficiently by the spacecraft and the radiation risk accumulates with time (i.e. over the duration of the flight). In both cases, radiotherapy and radioprotection in space, more information is needed on the inactivation process caused by the particle radiation where the data for lighter ions are scarce. But almost no information exists on the genetic risk caused by heavy charged particles. In addition, no theoretical approach exists which allows calculation of the biological effects with sufficient accuracy. Also the molecular nature of the very slowly restoring breaks has not been explored. In order to gain more molecular information, DNA damage of genetically well known plasmid sequences inserted in mammalian cells should be studied in greater detail, and new methods in gene technology should be used to analyse induced DNA damage. In the proposed experiments both approaches will be started and used to analyze the complexity of particle induced DNA damage. In summary, the radiobiological effects of charged particles like protons or heavier ions are of great importance for the development of heavy particle radiotherapy as well as for the estimation of the radiation risk in manned space flights. Because a unique theory of the RBE does not exist up to now, the radiobiological effects of the particle radiation have to be measured in detail. ... Prime Contractor: Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH; Darmstadt; Germany.
Das Projekt "Untersuchungen von Pilzen in Reisböden - Anwendung neuer molekularbiologischer Methoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien, Institut für Bodenkunde durchgeführt. This project addresses the implementation of the modern molecular techniques DGGE and FISH in combination with micropedological methods to investigate fungal communities in rice paddy soils. Paddy soils will serve as a model system, since there is a lack of information about their fungi under drought or post-harvest fallow conditions.
Das Projekt "Züchterische Verbesserung von Baldrian zur Erhöhung der Rentabilität und Drogenqualität (Phase III)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Pflanzenbau - Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung (IPZ), Arbeitsgruppe Heil- und Gewürzpflanzen durchgeführt. Das Projekt Züchtung von Baldrian, Valeriana officinalis L., hat das Ziel, durch Auslese und Kreuzungszüchtung eine oder mehrere Baldriansorten mit gröberen und weniger verzweigten Wurzelstöcken mit hohem Ertrag und hohem Inhaltsstoffgehalt zu entwickeln. Dadurch sollen Ernte- und Aufbereitungsverluste reduziert und die Reinigung der Wurzeln vereinfacht und beschleunigt werden. Dies wirkt sich darauf aus, dass Kosten gesenkt, Produktionskapazitäten im kurzen Ernte- und Aufbereitungszeitfenster besser ausgenutzt und die Mitarbeiter motiviert werden. Die kürzere und damit schonendere Aufbereitung verringert zusätzlich die Inhaltsstoffverluste und trägt zur Qualitätssteigerung bei. Somit wirkt sich die Grobwurzeligkeit auf die Qualität der Rohware, auf die Wettbewerbsfähigkeit und auf die Nachhaltigkeit des heimischen Anbaus aus, so dass Arbeitsplätze in den meist ländlichen Räumen gesichert oder neu geschaffen werden können. In der dritten Projektphase werden nach weitgehend erfolgter Inzuchtlinien- und Populationsentwicklung sukzessiv die nächsten Schritte hin zur Sorte erarbeitet: Letzte Inzuchtierungen, Diallele Kreuzungen der besten Inzuchtlinien mit sich ergänzenden positiven Eigenschaften, Prüfung der Kombinationseignung mit Identifikation der besten Linien bzw. Kombinationen und Populationen. Die besten Hybriden und Populationen werden in der Folge an mehreren Versuchs- und Praxisstandorten über 2 Jahre geprüft. Frühestens 2018 kann die erste Populationssorte zum Sortenschutz angemeldet werden. Zudem werden Untersuchungen zu befruchtungsbiologischen Merkmalen durchgeführt und am fortgeschrittenen Zuchtmaterial Ausprägung von pflanzenmorphologischen, anatomischen Merkmalen beschrieben.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Entwicklung eines Pflanzenbausystems für Biomassemais" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Pflanzenbau - Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Sachgebiet IPZ4 Futterpflanzen, Mais, Grünland durchgeführt. Das vorliegende Projekt soll einen Beitrag zur Nutzung erneuerbarer Energien liefern. Gerade Mais könnte aufgrund seines hohen Trockenmasse-Ertragspotentials neben anderen nachwachsenden Rohstoffen in Zukunft zur Energiegewinnung in Biogasanlagen dienen. Versuche zur Produktionstechnik sollen Information über Anbauvoraussetzungen und -verfahren in Deutschland liefern. Durch züchterische Bearbeitung sollen im Rahmen dieses Projektes Sorten für den Anbau in Mitteleuropa geschaffen werden, die für die Biogasgewinnung genutzt werden können. Zunächst stehen die pflanzenbaulichen Parameter wie Standweite, Aussaat- und Erntetermin, Dünung, Fruchtfolge und Zwischenfruchtanbau im Vordergrund. Die ermittelten produktionstechnischen Parameter ermöglichen einen praxisnahen und effektiven Anbau von Maishybriden für die Produktion von Biogas.
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