Entwicklung einer neuen Züchtungstechnologie für verbesserte Wurzelsysteme, Trockentoleranz und eine nachhaltige Pflanzenproduktion

• Antragstellerin: Professorin Dr. Traud Winkelmann
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459498555

Der Klimawandel wird auch in Europa zu Trockenperioden führen, dieerhebliche Ernteeinbußen verursachen. Darüber hinaus ist zuerwarten, dass chemische Wachstumsregulatoren in derPflanzenproduktion in Zukunft nicht mehr angewendet werden könnenaufgrund ihrer Schädlichkeit für Mensch und Umwelt. Für beideProblembereiche soll in diesem Projekt eine Lösung entwickeltwerden in Form einer neuen Züchtungstechnologie, deren Fokus aufden Wurzeln liegt. Durch ein besser entwickeltes Wurzelsystemwerden Pflanzen in die Lage versetzt, die Bodenwasserressourcenbesser zu nutzen und weniger unter Nachbaukrankheit zu leiden. DerTransfer bakterieller Gene auf Nutzpflanzen auf natürlichem Weg wirdzudem zu kompakteren Pflanzen führen, die mit geringerem Einsatz an chemischen Pflanzenschutzmitteln produziert werden können. In diesem Projekt sollen Wildtypstämme von Rhizobium rhizogenes zum Einsatz kommen, die ein sogenanntes "root inducing" (Ri) Plasmid (u.a. mit den rol Genen) tragen. Die T-DNA auf dem Ri Plasmid wird übertragen und ins Pflanzengenom integriert und verursacht die Bildung von "hairy roots". Aus diesen "hairy roots" lassen sich über In-vitro-Kulturtechniken ganze Pflanzen, sog. Ri Pflanzen regenerieren.Die mit der Ri T-DNA übertragenen Gene führen in diesen Pflanzen zu deutlichen Veränderungen in der Morphologie, darunter verstärkte Wurzelbildung, kompakter Habitus und veränderte Blatt- und Blüteneigenschaften. Die Ri-Pflanzen stellen "prebreeding" Material dar, mit dem in der neuen Züchtungsstrategie Kreuzungen durchgeführt werden. Es schließen sich Selektionsschritte und die molekulare Analyse der Aufspaltung der rol Gene an zur Entwicklung von Sorten mit hoher Pflanzenqualität und starkem Wurzelsystem. Die Projektziele sind: 1) Entwicklung einer biotechnologischen Züchtungsstrategie mittels R. rhizogenes; 2) Optimierung der Pflanzenregeneration aus "hairy roots"; 3) Detaillierte phänotypische Charakterisierung der Ri-Pflanzen (unter- und oberirdischeEntwicklung) 4) Kultur von Ri-Pflanzen mit geringerem Einsatz von Wachstumsregulatoren 5) Prüfung der Ri-Pflanzen unter abiotischem und biotischem Stress (Trockenstress und Nachbaukrankheit); 6) Untersuchung der Vererbung der übertragenen Gene; 7) Implementierung der Nutzung von R. rhizogenes in eineZüchtungsstrategie. Diese Ziele sollen an für dieses Projekt ausgewählten Modellpflanzen realisiert werden, die in Europa wirtschaftlich bedeutend sind (Raps, Sonnenblume, Rose, Apfel, Chrysantheme). Die mit dieser Strategie erstellten Pflanzen gelten nicht als gentechnisch verändert (GMO). Deshalb gibt es zahlreiche Anwendungen der Technologie für Züchtung und nachhaltige Pflanzenproduktion. Zudem werden in diesem mulidisziplinären Ansatz grundlegende genetische Erkenntnisse u.a. zurTransformierbarkeit und zu den Effekten der T-DNA-Gene erarbeitet. Am Ende steht eine neue Züchtungstechnologie, die zu einer nachhaltigen Produktion von gartenbaulichen und landwirtschaftlichen Kulturen führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien, Dänemark, Polen, Rumänien
• Partnerorganisation: Flanders Innovation en Entrepreneurship; Ministry of the Environment and Food of Denmark; The National Centre for Research and Development; UEFISCDI
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thomas Debener
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Adriana Carolina Aurori; Dr. Ellen De Keyser; Dr. Henrik Lütken