Institut für ökologische Chemie, Pflanzenanalytik und Vorratsschutz
In diesem Projekt wollen wir Resistenzen im Raps gegen biotische und abiotische Stressoren identifizieren und charakterisieren, indem wir innovative Phänotypisierungs-, Genom-, Metabolomic Pathway-Analysen und bioinformatische Ansätze anwenden und entwickeln, um die bestehende und neuartige Biodiversität systematisch für die integrative Verbesserung von Rapspflanzen zu nutzen. Zunächst werden wir uns auf Schadinsekten konzentrieren, die dem Rapsanbau in Deutschland großen Schaden zufügen: den Rapserdfloh (Psylliodes chrysocephala), die kleine Kohlfliege (Delia radicum), den Raosglanzkäfer (Brassicogethes aeneus) und die Grüne Pfirsichblattlaus (Myzus persicae). Darüber hinaus werden wir die Resistenz gegen den schwarzen Kohltriebrüssler (Ceutorhynchus picitarsis), einen in Deutschland neu auftretenden Schädling, untersuchen. Vorhandene und neu geschaffene Sets an genetische Ressourcen werden zunächst auf Insektenresistenz untersucht: Diese decken ein breites Spektrum genetischer Vielfalt aus der Familie der Brassicaceae ab, darunter Rapssorten, Rapsresynthesen, interspezifische und intergenerische Hybriden von Raps mit Brassica-Arten sowie verschiedene Brassica-Arten und wilde Verwandte. Die Phenotypisierung der genetischen Ressourcen werden mit den pflanzlichen Metaboliten-Profilen korreliert, um resistenzen vermittelnde Kandidaten-Metabolite zu identifizieren. Die genetischen Ressourcen werden mit Hilfe von bioinformatikgestützten genetischen Kartierungsansätzen gescreent, um die Kandidatenloci für Insektenresistenz einzugrenzen. Um zweitens die Linien mit einem breiten Spektrum an künftigem Zuchtpotenzial auszuwählen, werden neu identifizierte Ressourcen und Kandidatengenotypen, die Resistenz oder Toleranz gegenüber einem oder mehreren der untersuchten Schadinsekten aufweisen, auch auf ihre Leistung unter Hitzestress und Schwefelmangel geprüft. Schwefelmangel führt nicht nur zu Qualitäts- und Ertragseinbußen bei Raps, sondern auch zu Veränderungen bei schwefelhaltigen Stoffwechselprodukten wie Glutathion und Glucosinolaten, die für die Abwehrreaktionen auf Hitzestress und Schädlingsbefall entscheidend sind. Das übergreifende Ziel ist die Identifizierung von Zuchtlinien mit thermostabiler Insektenresistenz, die bei geringer Anbauintensität wirksam ist. Wir gehen davon aus, dass wir klimarobuste Resistenzen gegen die anvisierten Schädlingsarten entweder in den genetischen Ressourcen-Sets identifizieren werden, die direkt für die Züchtung verwendet werden können, oder in interspezifischem Hybridmaterial, das noch einiger Verbesserungen hinsichtlich genetischer Stabilität und Fruchtbarkeit bedarf, aber eine unschätzbare Ressource für die künftige Verbesserung von Raps darstellen wird. Die Analyse der Stoffwechselwege wird uns in die Lage versetzen, das Wissen auch von Wildarten auf B. napus zu übertragen, um Metabolom-Biomarker und molekulare Marker-Assays für die markergestützte Introgressionszüchtung von Raps durch die Züchtungsindustrie bereitzustellen.
Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt
