Charakterisierung genomischer Regionen, die für das außergewöhnliche Mikrosporen-Embryogenese-Potential der doppelhaploiden Linie DH4079 (Brassica napus L.) verantwortlich sind

• Antragsteller: Dr. Christian Möllers
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259274065

Während der letzten Jahrzehnte hat die in vitro-Kultur von unreifen Pollenkörnern, Mikrosporen genannt, eine enorme Bedeutung in der Rapszüchtung für die schnelle Gewinnung von vollständig homozygoten doppelthaploiden (DH) Linien gewonnen. Trotz Verbesserung der in vitro-Protokolle gibt es nach wie vor extreme Unterschiede in der Mikrosporenembryogenese verschiedener Rapsgenotypen. Die genetischen Ursachen für diese Unterschiede sind weitgehend unbekannt und die Gründe für die bei Arabidopsis thaliana vollständig fehlende Mikrosporenembryogenese bleiben ungeklärt. Daher gilt Brassica napus als Modellpflanze für die Untersuchung der Genetik der Mikrosporenembryogenese. Die Sommerrapssorte Topas und die aus dieser Sorte entwickelte DH-Linie 4079 werden aufgrund ihrer außergewöhnlich guten Mikrosporen-embryogenese seit Jahren als Modellgenotypen in den unterschiedlichsten Studien eingesetzt. Mit diesen Genotypen durchgeführte Untersuchungen zur Genexpression in induzierten embryogenen und nicht-induzierten Mikrosporen haben zur Identifikation einer Reihe von Kandidatengenen für die Mikrosporenembryogenese und für die direkte Sprossregeneration aus den Embryonen geführt. Seit 2011 ist die Genomsequenz von Brassica rapa (AA), einer der beiden Ausgangsarten des amphidiploiden Raps, publiziert, und die Veröffentlichung der Genomsequenz für Brassica oleracea (CC) und für den Raps (AACC) wird in Kürze erwartet. Damit lassen sich die Sequenzen der Kandidatengene physikalisch auf den Chromosomen lokalisieren. Es mangelt aber offensichtlich an phänotypischen Daten für die Mikrosporenembryogenese und die direkte Sprossregeneration aus Embryonen von DH-Populationen, um überlappende Positionen von QTL für diese Merkmale und von Kandidatengen-Loci feststellen und gegebenenfalls neue, bisher nicht berücksichtigte Kandidatengene identifizieren zu können. Für eine QTL Kartierung sollten die Eltern einer DH-Population möglichst unterschiedlich sein für die interessierenden Merkmale. Im Hinblick auf das embryogene Potential gilt DH4079 sicherlich als eine der besten Rapslinien, die einige Tausend Embryonen pro Experiment liefern kann. In vorangegangenen Arbeiten zu diesem Projektantrag wurde DH4079 mit der Inzuchtlinie 617 der Winterrapssorte Express gekreuzt. Express 617 hat in über einen längeren Zeitraum durchgeführten Versuchen einen sehr geringen Embryoertrag (0-50 Embryonen) unter vergleichbaren Versuchsbedingungen erbracht. Ein F1-Kreuzungsgenotyp wurde verwendet, um eine doppelthaploide Population von 207 Linien zu entwickeln. Das Hauptziel dieses Projektantrages ist die Entwicklung einer molekularen Kopplungskarte für diese DH-Population unter Verwendung von SNP-Markern (Illumina Infinium Brassica 60k Chip), die Kartierung von QTL für Mikrosporenembryogenese und für die direkte Sprossregeneration aus Embryonen und der Vergleich der ermittelten QTL-Positionen mit denen von Kandidatengenen unter Verwendung verfügbarer Brassica Genomsequenzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Privatdozent Dr. Wolfgang Ecke