One of the reproductive barriers that can isolate species is embryo lethality which is due to disfunctional interaction between parental genomes. Embryo lethality obtained in crosses of hexaploid wheat with diploid rye is the result of complement interaction between the two genes/alleles Eml-A1 and Eml-R1b from wheat and rye, respectively. In addition, the 1D wheat chromosome carries unknown genetic factor(s) which have strong effect on the viability of wheat-rye hybrid seeds. The goals of the project are: (I) physical mapping and studying dosage effect of Eml-A1 gene (II) development of a method for overcoming embryo lethality in wheat-rye hybrids and (III) physical mapping and cytological study of chromosome 1D wheat gene(s) essential for seed development in wheat rye hybrids. The development of a method of regeneration in callus culture from abnormal immature embryos with lethal genotype by indirect organogenesis will enable us to study the interaction and expression of incompatible wheat Eml-A1 and rye Eml-R1b alleles causing embryo lethality. New information about genes, involved in apical meristem development in early stages of embryogenesis of wheat-rye hybrids (and of other plants) will be gained.
Mikrosporenembryogenese und doppelhaploide (DH) Linien spielen heute eine große Rolle in der praktischen Züchtung, vor allem aber in der Forschung. Andererseits ist wenig über die genetischen Mechanismen bekannt, die die verschiedenen limitierenden Schritte in der Herstellung von DH-Linien - embryogenes Potential, Diploidisierungsrate und die Rate der 'Direkten Embryo- Pflanze Konversion' - kontrollieren. Aufbauend auf der Beobachtung, dass sich unterschiedliche Genotypen von Raps stark in der Effizienz der Herstellung von DH-Linien unterscheiden sollen daher in dem vorgeschlagenen Vorhaben mit Raps als Modellobjekt genetische Faktoren kartiert werden, die diese Schritte kontrollieren. Dazu sollen zunächst mit Hilfe von AFLP-Markern Genomregionen mit gestörten Spaltungen in aus Mikrosporen entwickelten spaltenden Populationen, die verschiedene Stadien der DH-Entwicklung repräsentieren und einen bzw. mehrere der o.g. limitierenden Schritte durchlaufen haben, bestimmt werden. Die Effekte dieser Regionen auf die verschiedenen limitierenden Schritte sollen anschließend in geeigneten intervarietalen Substitutionslinien verifiziert werden. Darüber hinaus sollen die Positionen der kartierten Faktoren mit der Lage von Kandidatengenen für die Mikrosporenembryogenese im Rapsgenom verglichen werden um Genloci zu identifizieren, die ursächlich mit dem embryogenen Potential zu tun haben. Dazu sollen die verschiedenen Loci der Kandidatengene aus dem polyploiden Rapsgenom amplifiziert und sequenziert werden. Aufbauend auf den Sequenzen werden dann Marker entwickelt und die Loci kartiert.
Im Projekt ECTOMYC werden Ökosystemfunktionen und Artenreichtum von Ektomykorrhizapilzen an den Wurzeln ihrer Wirtsbäume untersucht und die Reaktion dieser Pilzgesellschaften auf Waldbewirtschaftungsmaßnahmen charakterisiert. Unsere Ergebnisse zeigten, dass Boden pH, Bewirtschaftungsintensität, Baumart und Wurzelnährelementgehalt Triebkräfte für die taxonomische Zusammensetzung von Pilzgesellschaften sind. Mit Hilfe stabiler Isotope (15NO3-, 15NH4+) zeigten wir, dass verschiedene Ektomykorrhiza-Arten große Unterschiede im Hinblick auf ihre N-Anreicherung aufwiesen. Dies zeigt, dass erhebliche Art-spezifische Unterschiede in der Pilzgemeinschaft für die N-Akquise bestehen. Über den gesamten Gradienten der Waldplots in den Exploratorien wurde ein signifikanter Zusammenhang zwischen N und der Zusammensetzung der Pilzgesellschaften nachgewiesen. Obgleich 'traits' von Pilzen wichtig für Dynamik von Nährstoffkreisläufen in Ökosystemen sind, gibt es nur wenige Untersuchungen über die Substratpräferenzen von Pilzen in ihrer natürlichen Umgebung. Um diese Wissenslücken zu schließen, planen wir in der neuen Phase folgende Untersuchungen: i) Analyse der zeitlichen und räumlichen Variation der Zusammensetzung der Pilzgesellschaften an Wurzeln (Mkcorrhiza, Saprophyten, Pathogene) und ihrer potentiellen Triebkräfte (Landnutzung, Klima, Boden, Wurzelnährelemente) ii) Analyse von Substratpräferenzen von Pilzgesellschaften in Köderexperimenten iii) Etablierung kausaler Zusammenhänge zwischen forstlichen Eingriffen (Lückenhieb), Veränderungen der Wurzelphysiologie und der Funktion und Diversität von unterschiedlichen ökologischen Gruppen in Pilzgesellschaften Um diese Ziele zu erreichen, soll die Diversität der Pilzgesellschaften auf den 150 experimentellen Waldplots untersucht und die Ergebnisse genutzt werden, um die Zeit-räumliche Variation der Pilzgesellschaften von 2014-2020 zu erforschen. Des Weiteren werden wir Substratköder auslegen und die besiedelnden Pilzgemeinschaften untersuchen. Durch das neue Waldexperiment (Auflichtung) wird der Kohlenstofffluss in den Boden stark verändert. Wir wollen diese Situation nutzen, um den Einfluss auf die Wurzelphysiologie, die Wurzel-assoziierten Pilzgesellschaften und mögliche feedback Reaktionen auf die Baumernährung zu analysieren. Insgesamt werden die Ergebnisse zu einem besseren Verständnis von funktionalen Zusammenhängen von Artengemeinschaften in Ökosystemen beitragen.
Klimamodelle sagen eine weitere Erhöhung der Lufttemperatur und gleichzeitig Änderungen in der Niederschlagshäufigkeit sowie - Intensität voraus. Hohe Temperaturen fördern Trockenperioden und Hitzewellen - wie z.B. im Jahr 2003 - werden alle paar Jahre auftreten. Ostösterreich ist eine Trockenregion mit jährlichen Niederschlagssummen zwischen 500 und 700 mm. Daher ist die Wasserverfügbarkeit einer der wichtigsten Parameter bezüglich der Stabilität der Wälder in Ostösterreich. Die negativen Effekte klimatischer Extremereignisse sind nicht nur im Jahr des Auftretens sichtbar. Sie zeigen Wirkung auf die Vitalität und Wüchsigkeit der Bäume über mehrere Jahre hinweg. Zum Beispiel konnten nach der Trockenphase 2003 in Zentraleuropa Effekte an Nadeln sowie auf den Zuwachs über bis zu vier Jahre beobachtet werden. Auch die Holzdichte, der wichtigste Parameter der Holzqualität, wird von Trockenperioden beeinflusst. Daher bedrohen klimatische Extremereignisse nicht nur die Stabilität der Wälder, das Einkommen und das finanzielle Risiko der Waldbesitzer sondern auch mögliche Fördergelder der Nationalen Regierung und der Europäischen Union. Die klimatischen Verbreitungsgrenzen von Baumarten werden nicht nur durch mittlere Temperatur- oder Niederschlagswerte bestimmt, sondern in weit größerem Maße von Klimaextremen. Auf Grund der zu erwartenden Änderungen des Klimas muss der Faktor Trockenresistenz verstärkt bei der Auswahl von Baumarten und Samenherkünften sowie Waldbauliches Planen und Handeln berücksichtigt werden. Der vorliegende Projektantrag hat das Ziel, die Reaktion der für die österreichische Forstwirtschaft ökonomisch bedeutsamen Nadelhölzer Fichte, Lärche, Tanne und Douglasie auf Trockenperioden der Vergangenheit mittels Röntgen-densitometrischer Messungen zu bestimmen. Die wesentlichen Fragen des Projektes sind: Wie stark reagieren die Baumarten mit Zuwachseinbußen und Holzdichteveränderungen? Welche Dauer und Intensität muss eine Trockenperiode aufweisen, um für die jeweilige Baumart relevant zu sein? Wie groß ist die genetische Variation der Trockenreaktion der Baumarten und kann diese Variation genutzt werden, um zukünftige Baumpopulation an das erwartete Klima durch Selektion geeigneter Herkünfte anzupassen? Die dendroklimatologischen Untersuchungen werden an Individuen von Herkunftsversuchen, d.h. von Versuchen, auf denen eine Vielzahl verschiedener Samenherkünfte gemeinsam angepflanzt wurden, durchgeführt. Die hier angestrebte Analyse der Trockenreaktion verschiedener Baumarten und Herkünfte wird unser Verständnis der klimatischen Grenzen von Baumarten verbessern und wichtige Impulse zur Entwicklung von Adaptationsmaßnahmen für vitale Wälder unter zukünftigen Klimabedingungen geben.
Heterosis, oder Hybridleistung, ist ein wichtiger Mechanismus für die Verbesserung des Ernteertrags fremdbefruchtender Ackerfrüchte. Bei Raps (Brassica napus L.) stellen Hybriden heute weltweit den Hauptmarktanteil für Saatgut. Im Gegensatz zu anderen wichtigen Hybridfrüchten, wie zum Beispiel Mais, zeigt Raps jedoch nur vergleichsweise geringe Heterosiseffekte für Ertrag. Die Rapszüchtungsindustrie hat daher ein grosses Interesse an einer Optimierung der Heterosis für die Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Hybriden. Basierend auf früheren Beobachtungen liegt diesem Projekt die Hypothese zugrunde, dass Heterosis von Entwicklung und Ertrag durch allgemeine regulatorische Faktoren beeinflusst ist. Spezifische Allelkombinationen dieser Faktoren, zusammen mit den durch sie vermittelten Metaboliten- und Genexpressionsprofilen, sind daher mit einer verstärkten Heterosis assoziiert. Ziel dieses Projektes ist, Omics-basierte Modelle zu entwickeln, die eine Vorhersage der Heterosis des Samenertrags in Raps-Elitehybriden ermöglichen. Die Entwicklung und Validierung solcher Modelle zur Vorhersage der Hybridleistung beinhaltet den Vergleich von DNA-Sequenzen und Metaboliten- sowie Transkriptomdaten aus einem großen Set von Elite-Elternlinien mit umfangreichen phänotypischen Entwicklungsdaten und Ertragsbonituren der F1-Nachkommenschaft unter Freilandbedingungen. Für die Genotypisierung mittels genomweiter single-nucleotide polymorphism (SNPs) Marker wird das neue B. napus 60k-SNP Infinium Array genutzt. Mittels neuester Methoden zur mRNA-Sequenzierung, Massenspektrometrie und Hochdurchsatz-Phänotypisierung werden darüber hinaus auch Daten zum Transkriptom, Metabolom und Phänotyp erhoben. So soll ein Omic-Selektionsprofil erstellt werden, das in Kombination mit entsprechenden analytischen und statistischen Methoden den Züchtungsprozess beschleunigen und den Selektionserfolg verbessern kann, indem Elternlinien mit dem höchstem Potential für die Erzeugung von neuen Hochleistungshybriden bereits zu einem frühen Zeitpunkt vorausgewählt werden können. Die Identifizierung von geeigneten genomischen, transkriptomischen oder metabolomischen Indikatoren zur Vorhersage der Heterosis wird darüberhinaus zu einem besseren Verständnis der molekularen Prozesse und Mechanismen beitragen, die an der Ausprägung der Heterosis in Raps beteiligt sind. In Zusammenarbeit mit zwei führenden deutschen Herstellern für Raps-Hybridsorten (Norddeutsche Pflanzenzucht Hans-Georg Lembke KG and Deutsche Saatveredelung AG) werden wir unsere Grundlagenforschung zu einem ebenso fundamental wichtigen wie auch wertschöpfenden Prozess der Pflanzenzüchtung in ein System zur Verbesserung der Hybridzüchtung mit starkem kommerziellen Potential einbringen.
Das InnoSun-Vorhaben hat sich zum Ziel gesetzt, die Sonnenblume konkurrenzfähiger zu machen und dadurch das Spektrum der Ölpflanzen zur nachhaltigen Erzeugung von nachwachsenden Rohstoffen für den deutschen und europäischen Markt zu erweitern. Das ehrgeizige Ziel kann durch die Kombination von einmaligen genetischen Ressourcen, die die InnoSun-Partner in Vorarbeiten entwickelt haben, und innovativen Züchtungsstrategien, welche die gleichzeitige züchterische Verbesserung von mehreren Merkmalen (Ertrag, Ölqualität, Krankheitstoleranz) ermöglichen, umgesetzt werden. Das InnoSun-Konsortium aus Wirtschaft und Wissenschaft zielt auf die folgenden Forschungsfelder ab: i) Genotypische und phänotypische Evaluierung von Experimentalpopulationen auf Ölgehalt, Ölqualität, Sklerotinia-Toleranz und Frühreife ii) Entwicklung von statistischen Modellen für die multivariate genomische Selektion, iii) Identifizierung einer neuen genetischen Quelle zur Züchtung von Hochölsäure-Sonnenblumen, iv) Entwicklung kostengünstiger SNP-Genotypisierungsmethoden, v) Etablierung der multivariaten Vorhersage in der Sonnenblumenzüchtung. Die signifikante züchterische Verbesserung der Sonnenblume wird ihre Konkurrenzfähigkeit steigern und zum Erhalt der Biodiversität in der deutschen und europäischen Landwirtschaft beitragen. Der Partner TUM-BT wird bei der Entwicklung neuer, stabiler HO-Ressourcen für die Sonnenblumenzüchtung mitwirken. Zu diesem Zweck wird in 2 mutagenisierten Sonnenblumen Populationen, mittels TILLING, nach Mutationen im fad2-1 Lokus gesucht. Außerdem sollen in diesen Populationen, durch Bestimmung der Fettsäurekomposition mittels HPLC, Linien mit verändertem Fettsäureprofil identifiziert werden. Da es Evidenz gibt, dass FAD2-1 Aktivität stark durch Umwelteinflüsse reguliert ist, werden in einem Sekundärscreen identifizierte Linien mit veränderter Ölqualität, im Besonderen HO-Linien, auf Stabilität des HO-Merkmals unter abiotischer Stresseinwirkung untersucht.
Das InnoSun-Vorhaben hat sich zum Ziel gesetzt, die Sonnenblume konkurrenzfähiger zu machen und dadurch das Spektrum der Ölpflanzen zur nachhaltigen Erzeugung von nachwachsenden Rohstoffen für den deutschen und europäischen Markt zu erweitern. Das ehrgeizige Ziel kann durch die Kombination von einmaligen genetischen Ressourcen, die die InnoSun-Partner in Vorarbeiten entwickelt haben, und innovativen Züchtungsstrategien, welche die gleichzeitige züchterische Verbesserung von mehreren Merkmalen (Ertrag, Ölqualität, Krankheitstoleranz) ermöglichen, umgesetzt werden. Das InnoSun-Konsortium aus Wirtschaft und Wissenschaft zielt auf folgende Forschungsfelder ab: i) Genotypische und phänotypische Evaluierung von Experimentalpopulationen auf Ölgehalt, Ölqualität, Sklerotinia-Toleranz und Frühreife ii) Entwicklung von statistischen Modellen für die multivariate genomische Selektion, iii) Identifizierung einer neuen genetischen Quelle zur Züchtung von Hochölsäure-Sonnenblumen, iv) Entwicklung kostengünstiger SNP-Genotypisierungsmethoden, v) Etablierung der multivariaten Vorhersage in der Sonnenblumenzüchtung. Die signifikante züchterische Verbesserung der Sonnenblume wird ihre Konkurrenzfähigkeit steigern und zum Erhalt der Biodiversität in der deutschen und europäischen Landwirtschaft beitragen. Die KWS ist an folgenden Arbeitspaketen beteiligt: i) Materialvermehrung der optimierten Züchtungspopulationen sowie Genotypisierung und Phänotypisierung für die Merkmale Blühzeitpunkt, Wuchshöhe und Ölgehalt, ii) Entwicklung von Near-Isogenic Lines für zwei Sklerotinia QTL, iii) Erzeugung von Testkreuzungen und Erhebung von phänotypischen Daten für 600 Prüfglieder je Jahr, über sechs Orte und drei Jahre, iv) Etablierung der multivariaten genomischen Vorhersage für Kornertrag, Ölertrag, Wuchshöhe und Reife in das Zuchtprogramm, v) Optimierung der Zuchtmethodik basierend auf den Erkenntnissen der multivariaten genomischen Selektion und der neu entwickelten 'low-multiplex' Techniken.
Das InnoSun-Vorhaben hat sich zum Ziel gesetzt, die Sonnenblume konkurrenzfähiger zu machen und dadurch das Spektrum der Ölpflanzen zur nachhaltigen Erzeugung von nachwachsenden Rohstoffen für den deutschen und europäischen Markt zu erweitern. Das ehrgeizige Ziel kann durch die Kombination von einmaligen genetischen Ressourcen, die die InnoSun-Partner in Vorarbeiten entwickelt haben, und innovativen Züchtungsstrategien, welche die gleichzeitige züchterische Verbesserung von mehreren Merkmalen (Ertrag, Ölqualität, Krankheitstoleranz) ermöglichen, umgesetzt werden. Das InnoSun-Konsortium aus Wirtschaft und Wissenschaft zielt auf die folgenden Forschungsfelder ab: i) Genotypische und phänotypische Evaluierung von Experimentalpopulationen auf Ölgehalt, Ölqualität, Sklerotinia-Toleranz und Frühreife ii) Entwicklung von statistischen Modellen für die multivariate genomische Selektion, iii) Identifizierung einer neuen genetischen Quelle zur Züchtung von Hochölsäure-Sonnenblumen, iv) Entwicklung kostengünstiger SNP-Genotypisierungsmethoden, v) Etablierung der multivariaten Vorhersage in der Sonnenblumenzüchtung. Die signifikante züchterische Verbesserung der Sonnenblume wird ihre Konkurrenzfähigkeit steigern und zum Erhalt der Biodiversität in der deutschen und europäischen Landwirtschaft beitragen. Die in Vorarbeiten entwickelten Ressourcen werden mehrortig und an 2 Jahren in Bezug auf Ölgehalt, Ölzusammensetzung, Blühzeitpunkt und Wuchshöhe phänotypisiert. Ein Teil davon wird zusätzlich mit dem von UHOH entwickelten Test auf Sklerotinia-Toleranz untersucht. Um neue High Oleic-Quellen zu identifizieren, wird die vorhandene TILLING-Population ausgeweitet.
Das InnoSun-Vorhaben hat sich zum Ziel gesetzt, die Sonnenblume konkurrenzfähiger zu machen und dadurch das Spektrum der Ölpflanzen zur nachhaltigen Erzeugung von nachwachsenden Rohstoffen für den deutschen und europäischen Markt zu erweitern. Das ehrgeizige Ziel kann durch die Kombination von einmaligen genetischen Ressourcen, die die InnoSun-Partner in Vorarbeiten entwickelt haben, und innovativen Züchtungsstrategien, welche die gleichzeitige züchterische Verbesserung von mehreren Merkmalen (Ertrag, Ölqualität, Krankheitstoleranz) ermöglichen, umgesetzt werden. Das InnoSun-Konsortium aus Wirtschaft und Wissenschaft zielt auf die folgenden Forschungsfelder ab: i) Genotypische und phänotypische Evaluierung von Experimentalpopulationen auf Ölgehalt, Ölqualität, Sklerotinia-Toleranz und Frühreife ii) Entwicklung von statistischen Modellen für die multivariate genomische Selektion, iii) Identifizierung einer neuen genetischen Quelle zur Züchtung von Hochölsäure-Sonnenblumen, iv) Entwicklung kostengünstiger SNP-Genotypisierungsmethoden, v) Etablierung der multivariaten Vorhersage in der Sonnenblumenzüchtung. Die signifikante züchterische Verbesserung der Sonnenblume wird ihre Konkurrenzfähigkeit steigern und zum Erhalt der Biodiversität in der deutschen und europäischen Landwirtschaft beitragen. In AP2 sollen Methoden zur QTL-Schätzung und multivariaten genomischen Vorhersage entwickelt und speziell für multi-parentale Sonnenblumenpopulationen optimiert werden. Anhand der implementierten Methoden und der innerhalb des Projekts erhobenen Sonnenblumendaten werden im Projektverlauf QTL Regionen für Sklerotinia-Resistenz, Ölgehalt und -Qualität identifiziert. Außerdem wird die Effizienz der multivariaten genomischen Vorhersage speziell für Sonnenblume untersucht. Basierend auf den gewonnenen Ergebnissen werden Strategien zur Verbesserung der Züchtungseffizienz in Sonnenblume entwickelt.
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