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Julius Kühn-Institut (JKI)
Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen

Institutsleitung
Prof. Dr. Reinhard Töpfer

Adresse
Geilweilerhof
76833 Siebeldingen

Sekretariat
Sabine Martin
Tel.: 06345/41-0
Fax: 06345/41-179
zr@  julius-kuehn.  de

Veröffentlichung
Institutsflyer
Broschüre

Genetik und Genomforschung

Die moderne Rebenzüchtung bedient sich der Marker-gestützten Selektion. So können wichtige Eigenschaften schon früh im Zuchtgang auf genetischer Ebene an jungen Sämlingen festgestellt werden. Dazu müssen die gewünschten Merkmale genetisch kartiert, Kandidatengene identifiziert und in ihrer unterschiedlichen Ausprägung charakterisiert werden. Hierzu werden molekulargenetische Methoden eingesetzt. Aus den aufgedeckten genetischen Unterschieden entwickelt das Institut molekulare Marker für die züchterische Selektion.

Zur Feststellung der Genorte, auf denen die Faktoren für wichtige Eigenschaften der Weinrebe im Erbmaterial liegen, müssen sogenannte „genetische Karten“ erstellt werden. Dafür wird die Vererbung mehrerer hundert kleiner genetischer Elemente (sog. „Marker“) in der Nachkommenschaft von kontrollierten Kreuzungen untersucht. Mit den Ergebnissen werden Markerkarten der einzelnen Chromosomen der Rebe erstellt. In einem zweiten Schritt werden diese genetischen Karten mit den Ausprägungen des gewünschten Merkmals (z. B. Resistenz, Qualität) in der Nachkommenschaft kombiniert und verrechnet. So lässt sich ermitteln, ob ein Marker mit der gewünschten Ausprägung eines Merkmals zusammenfällt (gekoppelt ist). Ist dies der Fall, kann das Erbmaterial des entsprechenden Genortes zunächst im vollständig aufgeklärten Erbmaterial der Referenzsorte PN40024 (einer speziellen Inzuchtlinie des `Spätburgunders´) auf Gene hin untersucht werden, die von ihrer vermuteten Funktion her mit dem Merkmal in Zusammenhang stehen könnten (sog. Kandidatengene).

Fehlen dort jedoch entsprechende Genorte (z. B. Resistenzfaktoren), muss die Ermittlung der Kandidatengene an den untersuchten Rebsorten selbst vorgenommen werden. Dazu ist das Erbmaterial am Genort zu ermitteln. Dies geschieht häufig durch das Durchmustern sog. „Banken“: Die „Banken“ enthalten die Chromosomen der Rebe, aufgeteilt in viele große Fragmente, die sich im Labor leicht vermehren lassen. Mit Hilfe von molekularen Markern, die an das Merkmal gekoppelt sind, können die entsprechenden Fragmente identifiziert und weiter auf die Kandidatengene hin untersucht werden. In manchen Fällen lassen sich die interessanten Genorte über kleinere Chromosomenabschnitte durch Polymerasekettenreaktion (PCR) im Labor direkt darstellen. In anderen Fällen kommen NGS (Next Generation Sequencing)-Verfahren in Betracht, um das Erbmaterial einer interessanten Rebsorte insgesamt zu ermitteln.

Kandidatengene werden auch ermittelt, indem die Aktivität der Gene unter bestimmten Bedingungen, z. B. früh nach einer Pilzinfektion, vergleichend untersucht wird. Dies geschieht für Gene aus der genetischen Kartierung, Gene aus der Literatur oder aus dem Vergleich der Gesamtheit aller Gene, die zu einem bestimmten Zeitpunkt z. B. in einer anfälligen und einer resistenten Sorte, aktiv sind (RNA-Seq).

Letztendlich müssen alle Kandidatengene, die für die Züchtung neuer widerstandsfähiger und qualitativ hochwertiger Rebsorten interessant sind, verschiedene Funktionstests durchlaufen, um ihren Beitrag zur Merkmalsausprägung zu bestätigen.