Institut für Züchtungsforschung an gartenbaulichen Kulturen
Die Herausforderungen des Klimawandels und der globalen Erwärmung erfordern eine rasche Entwicklung moderner und schneller Pflanzenzüchtungstechniken. Die Induktion von Haploiden und Doppelhaploiden (DH) durch die Anwendung der Mikrosporen-Embryogenese (MicroEm) hat die Züchtung einer breiten Palette bedeutender Kulturpflanzen erheblich beschleunigt. Damit ist sie eine der erfolgreichsten biotechnologischen Techniken. Einerseits können Polyhaploide (Pflanzen mit dem halbierten Chromosomensatz von Polyploiden) miteinander oder Nicht-Polyploiden hybridisiert werden und neue Pflanzen auf einem niedrigerem Ploidieniveau erzeugen. Anderseits können polyhaploide Pflanzen als haploide Klone vegetativ vermehrt werden, z. B. bei Pelargonien (Pelargonium spp.). DH und D-Polyhaploide ermöglichen die Fixierung der gewünschten Allele in den erzeugten homozygoten Pflanzen. Diese Pflanzen können für die Entwicklung neuer Sorten oder die Erweiterung des Genpools für Züchtungsprogramme wie die Hybridzüchtung genutzt werden. Darüber hinaus leisten die DH-Linien einen wichtigen Beitrag für verschiedene biotechnologische Ansätzen wie Genomkartierung, markergestützte Selektion, genomische Selektion, Hybridproduktion und Genome Editing. Trotz der großen Bedeutung, die MicroEm für die Biotechnologie und die kommerzielle Pflanzenzüchtung hat, wurde sie bisher nur im geringen Umfang für gartenbauliche Kulturen eingesetzt. Das Konzept des Projekts umfasst daher die Erstellung von Protokollen und die Analyse der Veränderungen von Zellstrukturen während der MicroEm. Dafür sollen umfassende mikroskopische Untersuchungen (Fluoreszenzmarkierung, Histologie und Elektronenmikroskopie) der Entwicklung embryogener, in vitro kultivierter Mikrosporen im Vergleich zu gametophytischen Mikrosporen durchgeführt werden. Resultierende Ergebnisse und die Transkriptomanalyse können zum Verständnis der zu Grunde liegenden Mechanismen der Mikrosporen-Embryogenese beitragen. Als gartenbauliche Modellpflanze für die MicroEm soll Capsicum annuum aufgrund der vielfältigen Nutzung als Gemüse-, Zier- und Arznei- und Gewürzpflanze, des bereits charakterisierten Genoms, der einfachen Kultivierung und des kurzen Lebenszykluses verwendet werden. Darüber hinaus stehen mit Topfpaprika Genotypen mit kompaktem Wuchs für eine platzsparende Kultivierung zur Verfügung. Die für Capsicum entwickelten, verbesserten Methoden sollen für Pelargonium und Zitronenmelisse (Melissa officinalis) sowie für andere agroökonomisch wichtige gartenbauliche Kulturen adaptiert werden.
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft
