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BARSELECT: Genomische Selektion in der Gerstenzüchtung

Projekt

Produktionsverfahren

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Produktionsverfahren


Förderkennzeichen: JKI-RS-08-1134
Laufzeit: 01.09.2011 - 28.02.2015
Forschungszweck: Experimentelle Forschung

Ziel des Projektes ist es die genomische Selektion als neue Methode in der Gerstezüchtung (Selbstbefruchterzüchtung) zu etablieren. Um dieses zu erreichen, sind eine Vielzahl an Genotypen mittels des iSelect 9K Chip zu genotypisieren und desweiteren in Feld-, und Klimakammerversuchen zu phänotypisieren. Neben der Ertragsleistung wird ein besonderes Augenmerk auf die Trockenstresstoleranz und das Stickstoffaneignungsvermögen gelegt. Mit Hilfe der in diesem Projekt generierten Daten wird es möglich sein, Erkenntnisse über die generelle Nutzung der genomischen Selektion bei Selbstbefruchtern zu gewinnen und über die genetische Variation bezüglich der Toleranz gegenüber Trockenstress und bezüglich des Stickstoffaneignungsvermögens. Das Projekt leistet einen Beitrag zur gezielten züchterischen Verbesserung der Wintergerste und deren Anpassung an veränderte, durch den Klimawandel bedingte, Produktionsbedingungen.

In Deutschland ist Gerste (Hordeum vulgare L.) nach Weizen die bedeutendste Kulturart. Das Projekt zielte darauf ab die genomische Selektion als neue Methode in der Gerstenzüchtung (Selbstbefruchterzüchtung) zu etablieren. Um dieses Ziel zu erreichen, galt es eine Vielzahl an Genotypen mittels des Illumina 9K iSELECT Chip zu genotypisieren und desweiteren in Feld- und Klimakammerversuchen zu phänotypisieren. Neben der Ertragsleistung wird ein besonderes Augenmerk auf die Trockenstresstoleranz und das Stickstoffaneignungsvermögen gelegt. Die in diesem Projekt generierten Daten sollten es ermöglichen, Erkenntnisse über die generelle Nutzung der genomischen Selektion bei Selbstbefruchtern zu gewinnen sowie über die genetische Variation bezüglich der Toleranz gegenüber Trockenstress. Das Projekt leistet dadurch einen Beitrag zur gezielten züchterischen Verbesserung der Wintergerste und deren Anpassung an veränderte, durch den Klimawandel bedingte, Produktionsbedingungen. Das JKI war in die Phänotypisierung des Kalibrierungssets (780 Genotypen) in 2-jährigen Feldversuchen in den Jahren 2012 und 2013 sowie des Validierungssets (750 Genotypen) im Jahr 2014 im Hinblick auf agronomische Eigenschaften am Standort Quedlinburg involviert. Für alle Jahre wurde genotypische Unterschiede für agronomisch bedeutende Merkmale wie Ertrag, Tausendkorngewicht und Wuchshöhe festgestellt. Für die Resistenz zu unterschiedlichen Krankheiten konnten nur für das Validierungsset genotypische Unterschiede beobachtet werden, da in 2014 keine Infektion infolge der Wetterbedingungen auftraten. Zum anderen wurde am JKI ein Hochdurchsatz-Phänotypisierungssystems zur Erfassung der Trockenstresstoleranz anhand von sechs physiologischen Merkmalen (Chlorophyllfluoreszenz, Relativer Wassergehalt, Membranstabilität, Osmotische Adaption, Gehalt an löslichen Zuckern, Prolingehalt) entwickelt. Drei dieser physiologischen Merkmale (Chlorophyllfluoreszenz, Relativer Wassergehalt, Osmotische Adaption) wurden auf Basis von Korrelationen zu Ertragsdaten unter Trockenstress aus Rainout-Shelter-Versuchen zur Analyse des Kalibrierungs- und Validierungssets ausgewählt. Für die physiologischen Merkmale wurde sowohl ein signifikanter Einfluss der in vitro-Trockenstressbehandlung als auch signifikante Unterschiede zwischen den Genotypen unter Trockenstress ermittelt. Somit wurde im Rahmen dieser Arbeiten eine Vielzahl an phänotypischen Daten generiert, die eine valide Schätzung von Zuchtwerten (genomic estimated breeding values, GEBVs) der agronomischen Eigenschaften sowie von physiologischen, trockenstressrelevanten Merkmalen und die Korrelation dieser Werte zu den realen Zuchtwerten ermöglichen.

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