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Julius Kühn-Institut (JKI)
Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen

Institutsleitung
Dr. Peter Wehling

Adresse
Groß Lüsewitz
Rudolf-Schick-Platz 3a
18190 Sanitz OT Groß Lüsewitz

Sekretärin
Annett Sitte
Tel: 038209 45-200
Fax: 038209 45-222
zl@  julius-kuehn.  de

Adresse
Erwin-Baur-Str. 27
06484 Quedlinburg
Tel: 03946 47-701
Fax: 03946 47-255
zl@  julius-kuehn.  de

Veröffentlichung
Institutsflyer
Broschüre

Potenziale pflanzengenetischer Ressourcen

Pflanzengenetische Ressourcen haben viel an genetischer Diversität zu bieten. Ein Teil dieser Diversität ist für die züchterische Verbesserung unserer Kulturpflanzen wertvoll. So können alte Landsorten oder verwandte Wildarten wertvolle Genvarianten für Widerstandsfähigkeit gegen Krankheitserreger, für ertragsfördernde Eigenschaften oder für qualitätsrelevante Merkmale enthalten.

Häufig wird der züchterisch brauchbare Teil an genetischer Vielfalt von anderen, agronomisch ungünstigen Eigenschaften überdeckt. So bleibt das Nutzungspotenzial einer genetischen Ressource verborgen. Daher sind ausgefeilte Strategien der Züchtungsforschung und aufwändige Tests im Labor und Versuchsfeld erforderlich, um die Präsenz wertvoller Genvarianten aufdecken und das Potenzial einer genetischen Ressource abschätzen zu können. Wir befassen uns mit der Frage, auf welche Weise die genetische Vielfalt dazu genutzt werden kann, traditionellen oder neuen Kulturpflanzen einen Platz in unserer Landwirtschaft zu sichern.

Voraussetzung ist, dass diese die Fruchtfolgen und die biologische Vielfalt in unseren Agrarlandschaften bereichern und als Rohstoffquellen für eine biobasierte Wirtschaft dienen können.

Genetisches Anpassungspotenzial der Schmalblättrigen Süßlupine

Das Groß Lüsewitzer Linien-Sortiment von Blauer Süßlupine umfasst ein breites Spektrum von Wuchstypen mit verschiedenen Eigenschaften

Die Schmalblättrige Lupine (Lupinus angustifolius), landläufig auch Blaue Lupine genannt, ist eine heimische Eiweißpflanze mit großem Nutzungspotenzial  sowohl für den Einsatz in der Tier- als auch in der Humanernährung. Dank ihres tiefreichenden Wurzelsystems ist sie auch für den Anbau auf leichten Böden geeignet. Ihre Fähigkeit, Stickstoff aus der Luft zu fixieren, und ihre bodenverbessernde Wirkung machen sie zu einer wertvollen Vorfrucht, die ackerbauliche Fruchtfolgen zu bereichern vermag. Die Schmalblättrige Süßlupine ist eine noch junge Kulturpflanze, die zur Optimierung ihres Ertragspotenzials noch weiterer züchterischer Anpassung bedarf, damit sie bei den Anbauentscheidungen der Landwirte öfter als bislang Berücksichtigung findet. Wichtige Zuchtziele sind etwa die Steigerung des Kornertragspotenzials und die Verbesserung der Platzfestigkeit der Hülsen. Um diesen Zielen näher zu kommen, erforschen wir die genetische Variabilität der Schmalblättrigen Süßlupine, um neuartige Wuchstypen zu entdecken, die eine Steigerung im Kornertrag ermöglichen. Hierzu steht uns ein umfangreiches Sortiment an genetisch diversen Linien zur Verfügung. In Leistungsprüfung konnten wir Wuchstypen identifizieren, die signifikant höhere Kornerträge als die Vergleichssorten zeigen. Zurzeit erforschen wir die Vererbung dieser Wuchstypen, um sie züchterisch nutzbar zu machen.

Kontakt:
Dr. Brigitte Ruge-Wehling
Dr. Steffen Roux
Kristin Fischer

Neue genetische Ressourcen für widerstandsfähige und gesunde Kartoffeln

Pflanze, die aus der Fusion von Protoplasten der Kartoffel und einer Solanum-Wildart erzeugt und dann für die Rückkreuzung mit einer Kartoffelsorte verwendet wurde; grüne Beeren enthalten Samen aus der Befruchtung durch Pollen der Kartoffelsorte. Links im Bild: unbefruchtete Blüten

Der Kartoffelanbau wird von einer Vielzahl von Krankheitserregern und Schädlingen bedroht. Neben der Kraut- und Knollenfäule zählen dazu diverse durch Blattläuse übertragbare Viren sowie Schadpilze, Bakterien, Schadinsekten und bodenbürtige Fadenwürmer (Nematoden). Um die Kartoffel gegen diese Bedrohungen zu wappnen, ist ein genetisch diverser Genpool von entscheidender Bedeutung. Wir erforschen die bisher weitgehend unbeachtete mexikanische Wildart Solanum tarnii Hawkes et Hjerting im Hinblick auf Resistenzen gegen den Kartoffelkäfer, das Kartoffelvirus Y (PVY) sowie gegen Blattläuse als Virusvektoren. 

Virustestung durch Pfropfung: Pflanzentriebe von Probanden werden auf Stengelunterlagen von Kartoffelsorten gepfropft, die mit PVY infiziert sind. Nach Analyse der Virusvermehrung im Pfropfreis durch PCR werden resistente Pflanzen ausgelesen, die keine schweren PVY-Schadsymptome an der Knolle entwickeln

Unser Ziel ist es, Virus-, Krautfäule-, Kartoffelkäfer-, Blattlaus- und Nematodenresistenzen aus dieser und weiteren Genressourcen in der Kartoffel zusammenzuführen.

In einem Forschungsprojekt führen wir unter Anwendung von Züchtungsmethoden, die sich sowohl genomanalytischer Ansätze als auch fortgeschrittener Reproduktionsmethoden bedienen, wertvolle Genvarianten aus Solanum-Wildarten in adaptiertes Zuchtmaterial ein. 

Die Kartoffelblattlaus (Macrosiphum euphorbiae) überträgt auf ihre Wirtspflanze diverse Viruskrankheiten

Mit Hilfe von Resistenztests im Labor, Gewächshaus und Versuchsfeld evaluieren wir Hybriden aus der Kombination von S. tarnii mit der Kulturkartoffel in ihren Eigenschaften und integrieren sie über eine markergestützte Selektion in Prebreeding-Züchtungsprogramme. Wir haben die Vererbung einer Resistenz gegenüber PVY erforscht und mehrere verschiedene PVY-Resistenzgene identifiziert.

Wir ordnen diese Resistenzgene in eine Kopplungskarte ein, die auf der Grundlage molekularer Marker für den haploiden Satz der 12 Kartoffelchromosomen erstellt wurde. Zur Abdeckung der methodischen und pflanzengenetischen Breite unserer Forschungsarbeiten an der PVY-, Phytophthora- und Kartoffelkäferresistenz arbeiten wir eng mit Genbanken und Forschungseinrichtungen in Deutschland, Russland, Rumänien, Kanada und Vietnam zusammen. Weiterführende Informationen zum Thema finden Sie hier.

Kontakt:
Dr. Ramona Thieme

Pallida-Resistenz (PARES): Erschließung neuer Resistenzquellen zur Verbesserung der Nematodenresistenz gegenüber Globodera pallida in Stärkekartoffeln

Gegen Globodera pallida resistente Solanum-Wildformen als Kreuzungspartner im Projekt PARES

Die Stärkekartoffel ist seit Jahrzehnten eine landwirtschaftliche Kultur, die nachwachsende Rohstoffe für die technische Verwendung in nennenswerten Größenordnungen liefert. So werden die Derivate der Kartoffelstärke seit Jahrzehnten in der Papierindustrie, Leimherstellung, Kunststoffindustrie usw. eingesetzt.

Zahlreiche Schaderreger der Kartoffel bedrohen die Wirtschaftlichkeit des Anbaus von Stärkekartoffeln. Zu den besonders gefährlichen Quarantäneschaderregern zählen die Kartoffelzystennematoden (Globodera pallida und G. rostochiensis); in einigen Anbauregionen für Stärkekartoffeln sind sie mittlerweile zum größten Problem geworden. Die Bekämpfung der Nematoden kann aus gesetzlicher, wirtschaftlicher und ökologischer Sicht nur durch resistente Kartoffelsorten erfolgen. Allerdings stehen derzeit nur wenige Kartoffelsorten mit Resistenz gegen die am häufigsten anzutreffende Art, G. pallida, zur Verfügung. Mittlerweile haben sich unter Feldbedingungen Populationen von G. pallida etabliert, welche die Wirtsresistenz gegen den verbreiteten Pathotyp Pa3 überwinden können. Damit ist bereits jetzt auf einigen Standorten eine erfolgreiche Bekämpfung der Kartoffelzystennematoden durch den Anbau resistenter Sorten nicht mehr möglich. Solche Standorte müssen aus der Kartoffelproduktion herausgenommen werden.

Unsere Forschungsanstrengungen sind deshalb der Entwicklung und Bereitstellung neuen, teiladaptierten genetischen Materials mit Resistenz gegenüber G. pallida Pathotyp Pa3 und dessen neuem Subtyp – dem Virulenztyp 'Emsland' – gewidmet. Im PARES-Projekt verwenden wir hierzu Wild- und Primitivformen der Kartoffel (Solanum spp.) als Resistenzquellen. Die Entwicklung molekularbiologischer Verfahren zum Nachweis der verantwortlichen Resistenzgene soll die beschleunigte Einlagerung neuer Resistenzgene in Stärkekartoffel-Sorten und zudem die Kombination verschiedener Resistenzgene („Pyramidisierung“) ermöglichen.

PARES wird durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR, www.fnr.de ) gefördert und wir arbeiten mit dem Institut für Pflanzenschutz in Ackerbau und Grünland des JKI, der Leibniz Universität Hannover (www.uni-hannover.de) sowie den Mitgliedsunternehmen der Gemeinschaft zur Förderung von Pflanzeninnovation (GFPi www.GFPi.de) zusammen.

Solanum-Wildformen mit Resistenz gegen Globodera pallida als Pollenspender im PARES-Projekt

Kontakt:
Dr. Thilo Hammann

Prüfung von Kartoffelzuchtstämmen auf Anfälligkeit gegenüber der Krautfäule im Einzelblatttest (Detached-Leaf Assay)

Unsere Forschungsaktivität ist eingebunden in das „Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft (BÖLN)“, mit welchem das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) einschlägig ausgerichtete Forschung fördert. Wir arbeiten mit der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL, www.LfL.bayern.de), dem Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK), Groß Lüsewitzer Kartoffelsortimente (GLKS, www.ipk-Gatersleben.de), der Gemeinschaft zur Förderung von Pflanzeninnovationen (GFPi, www.gfpi.de), Bioland GmbH (www.bioland.de), Naturland e.V. (www.naturland.de) und dem Ökoring Niedersachsen e.V. (www.oeko-komp.de) zusammen.Artikel im Forschungsreport spezial 2015 des BMEL, „Krankheiten im Keim ersticken“ https://www.bmel-forschung.de/index.php?id=889

Kontakt:
Dr.Thilo Hammann
Michael Sprengel