Essay: Neue Züchtungstechniken
Die zielgerichtete Induktion von Mutationen über Neue Züchtungstechniken wie z.B. CRISPR/Cas ermöglicht sowohl die Analyse der Funktion von Genen als auch die Beschleunigung des Züchtungsfortschritts durch die Schaffung neuer genetischer Variation. Im Weizen stellt die Anwendung Neuer Züchtungstechniken eine besondere Herausforderung dar, da das Genom komplex ist und die technische Möglichkeit des Nukleinsäure-Transfers als wichtiges Werkzeug zur Induktion von Mutationen auf einzelne spezielle Weizenherkünfte beschränkt ist. In diesem Projekt wurde deshalb untersucht, ob zielgerichtete Mutationen in Weizen mithilfe einer Variante der Doppelhaploiden (DH)-Technik durch Bestäubung mit Maispollen erzeugt werden können. Dieser experimentelle Ansatz macht sich zunutze, dass die hierbei angewandte DH-Technik der "weiten Kreuzung" mit Mais in einem breiten Spektrum von Weizenherkünften möglich ist. Durch Verwendung von Mais, in den zuvor das CRISPR/Cas-System integriert wurde, werden die mutationsauslösenden Komponenten des CRISPR/Cas-Systems mit dem Maispollen auf den Weizen übertragen, aber bereits während der ersten Zellteilungen nach der Befruchtung wieder abgebaut. Tatsächlich konnte am Beispiel des Merkmals Halmlänge und der zugrundeliegenden Gene gezeigt werden, dass auf diese Weise zielgenaue Mutationen im Weizen ausgelöst werden können.
Die Ergebnisse sind ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zur gezielten Mutagenese bei Weizen, die auf eine große Bandbreite an Weizenherkünften anwendbar ist und auf die Integration von Fremdgenen in das Weizengenom verzichtet. Die Methode bietet großes Potenzial z.B. für die beschleunigte Entwicklung von ertragsreichen und krankheitsresistenten Sorten, die einen nachhaltigen Anbau unter Reduktion des Einsatzes von chemischen Pflanzenschutzmitteln ermöglichen. In der EU ist die Anwendung der Methode bisher streng reguliert, sodass die Möglichkeiten ihres Einsatzes für die kommerzielle Sortenentwicklung von der zukünftigen Entwicklung der Rechtslage abhängig sind.
Publikation: Budhagatapalli, N., Halbach, T., Hiekel, S., Büchner, H., Müller, A. E., Kumlehn, J. (2020) Site-directed mutagenesis in bread and durum wheat via pollination by cas9/guide RNA-transgenic maize used as haploidy inducer. Plant Biotechnology Journal 18: 2376–2378.
Hier können Sie die Publikation online lesen.
Projektlaufzeit: 01.06.2015 - 31.05.2020
Projektpartner: Gemeinschaft zur Förderung von Pflanzeninnovation e. V. (GFPi), Forschungs- und Züchtungsallianz proWeizen , Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung, Gatersleben, Südwestdeutsche Saatzucht GmbH & Co. KG
