Automatische Evaluierung und Vergleich von Genotypen hinsichtlich der Traubenarchitektur

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Volker Steinhage; Professor Dr. Reinhard Töpfer
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289322290

Der Weinbau wird von zahlreichen Pilzkrankheiten und Schädlingen bedroht. Darunter befindet sich eine Pilzkrankheit für die keine Resistenzloci bekannt sind: der Grauschimmel (Botrytis cinerea). Er befällt mehr als 200 Pflanzenarten und verursacht schwere Verluste besonders in feucht-warmen Jahren. Botrytis ist sehr anpassungsfähig und wird als Hochrisikopilz betrachtet, der sehr schnell Resistenzen gegen Fungizide bildet. Im Weinbau ist es allgemein bekannt, dass physikalische Barrieren wie lockere Traubenarchitektur, feste Beerenhaut und hydrophobe Beerenoberfläche wichtige Faktoren darstellen, um Botrytis-Infektionen zu verhindern. Zur Steigerung der Züchtungseffizienz sollen im vorgeschlagenen Projekt, Genorte für Traubenarchitektur durch QTL-Kartierung erfasst werden (z.B. Länge der Rachis, Länge des Beerenstiels, Beerengröße). Da eine exakte Datenerfassung im Hochdurchsatz nicht von Hand zu leisten ist, kooperieren die Universität Bonn und das JKI Siebeldingen zwecks Modellierung von Trauben aus 3D-Punktwolken und der Anwendung der Daten für QTL-Analysen. Eine Pilotstudie am JKI an 150 F1-Pflanzen (pop150) führte zu einem ersten QTL (auf Chromosom 1) für Beerenstielchenlänge. Aufgrund der hohen Arbeitsintensität der Messung von mehr als 30 Trauben-Parametern sind für einen höheren Durchsatz alternative Erfassungs- und Auswertetechniken erforderlich. Sie sind eine Voraussetzung für die Identifizierung weiterer QTL und zur Feinkartierung mit einer erweiterten Population (pop1000).Auf der Grundlage früherer Arbeiten an der Universität Bonn zur Modellierung von Weintrauben ist zu erwarten, dass eine Lösung auf Basis von 3D-Scanning und Modellierungsansätzen geschaffen werden kann. Daher schlagen wir folgende Arbeitsschritte vor: 1. Bestimmung der Traubenmerkmale durch Längenmessungen (Referenzdaten) und 3D-Scannen (Punktwolken) von 150 F1-Pflanzen (pop150), 2. Modellierung der Trauben und Extrahieren bekannter, messbarer Merkmale sowie die Berechnung neuer Eigenschaften (z.B. Winkel von Verzweigungen und Verhältnissen), 3. Überprüfen der Qualität der Referenzdaten in QTL-Analysen in pop150, 4. Identifizieren neuer QTL für Merkmale aus Modellierungsdaten (versteckte Merkmale in pop150) 5. Bestimmen der Traubenarchitektur von weiteren 1000 F1-Pflanzen (pop1000) auf Basis von Scanning- und Modellierungsdaten für QTL-Analysen und Feinkartierung, 6. Identifizierung von Kandidatengenen in QTL-Regionen, 7. Unterscheidung der genetischen Determinanten der Traubenarchitektur von Verrieselung (umweltbedingten Ausfall des Fruchtansatzes), 8. Gewinnung von Scanning-Daten ausgewählter Pflanzen der Genbank mit kontrastierender Traubenarchitektur für kompakte und lockere Trauben, 9. Amplifizieren und Sequenzieren von Kandidatengenen innerhalb des QTL für Beerenstielchenlänge und eventuell anderen QTL Regionen. Die Sequenzen dienen Assoziationsstudien und der Suchen nach SNPs / INDELs im Zuge der Markerentwicklung sowie der Charakterisierung der Loci.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen