RYE-HUB. Nutzung der noch unerforschten Vielfalt von Roggen durch genombasierte Züchtung für eine klimaresistente Getreideproduktion
Im Rahmen des Rye-Hub-Projekts wollen wir die phänotypische Vielfalt der Roggen-Genressourcen umfassend charakterisieren. Mit diesem Ansatz gewinnen wir relevante Erkenntnisse für die gemonbasierte Präzisionszüchtung, um letztendlich das volle Anpassungs- und Klimaschutzpotenzial von Roggen auszuschöpfen.
Roggen (Secale cereale) ist eine traditionelle Getreideart, die seit Jahrhunderten auf marginalen Böden mit geringer Nährstoffverfügbarkeit angebaut wird. Frühere Studien an ausgewähltem Roggen-Keimplasma deuteten darauf hin, dass diese Art eine gute Toleranz gegenüber abiotischen Stressfaktoren wie Trockenheit aufweist. Diese Eigenschaften machen sie zu einem sehr guten Kandidaten für eine klimaresiliente und ressourcenschonende Landwirtschaft. Es ist wahrscheinlich, dass mehrere dieser vorteilhaften Merkmale von der Entwicklung eines kräftigen Wurzelsystems abhängen. Detaillierte Erkenntnisse über die Architektur des Roggenwurzelsystems (RSA) und dessen Entwicklung sind jedoch derzeit noch lückenhaft.
In einer Pilotstudie wollten wir untersuchen, ob sich die moderne Züchtung zur Verbesserung oberirdischer Merkmale auf das Wurzelwerk von Roggen im Frühstadium auswirkt. Wir stellten die Hypothese auf, dass sich das Wurzelwerk von Roggen zwischen Landsorten und kommerziellen Hybriden unterscheidet. Daher untersuchten wir zwei kommerzielle Hybriden und zwei deutsche Landsorten, die die beiden wichtigsten Genpools in der Roggenzüchtung repräsentieren, nämlich Petkus und Carsten.
Die Pflanzen wurden im GROWSCREEN-Rhizo III während einer 18-tägigen Wachstumsperiode in mit Erde gefüllten Rhizotronen gezüchtet. Erstens konnten wir keine signifikanten Unterschiede bei den Sprossmerkmalen zwischen kommerziellen Hybriden und Landsorten feststellen. Zweitens, und teilweise entgegen unserer Hypothese, blieben Wurzelmerkmale wie die Gesamtwurzelänge, die Breite des Wurzelsystems und die Tiefe bei allen Genotypen vergleichbar. Allerdings stellten wir bei einigen der untersuchten Genotypen einen signifikanten Unterschied in der räumlichen Verteilung der Seitenwurzeln entlang der Tiefe der Rhizoboxen fest.
In Folgestudien wollen wir die phänotypische Vielfalt der RSA bei Roggen im Zusammenhang mit der langfristigen Anpassung über verschiedene geografische Herkunftsgebiete hinweg charakterisieren. Wir gehen davon aus, dass die RSA bei Roggen zwischen den Landsorten variiert und von Umweltfaktoren wie Temperatur, Wasserverfügbarkeit und Höhenlage beeinflusst wird. Daher wurden vier Hybriden, die die deutsche Züchtungsgeschichte repräsentieren, sowie 15 Sorten aus neun verschiedenen Ländern und eine Akzession des wilden Vorfahren Secale vavilovii untersucht. Die Pflanzen wurden in mit Erde gefüllten Rhizotronen im GROWSCREEN-Rhizo III angebaut. Die Datenanalyse ist derzeit noch im Gange, wir gehen jedoch davon aus, dass wir deutliche Unterschiede bei den Entwicklungsmerkmalen im frühen Stadium – sowohl unter- als auch oberirdisch – zwischen den Landrassen unterschiedlicher Herkunft feststellen werden.
Mehr zum Jülich Plant Phenotyping Center am IBG-2
Contact
Dr. Fabio Fiorani
Senior scientist
- Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG)
- Pflanzenwissenschaften (IBG-2)
Raum 2014
- Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG)
- Pflanzenwissenschaften (IBG-2)
Raum 306