Züchtung alter Landsorten vs. neuer Elitesorten

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1 Züchtung alter Landsorten vs. neuer Elitesorten Konservierender Ansatz Eigenschaften bewahren ( Kriterien) Eignung für lokale Wertschöpfung Progressiver Ansatz Unterscheidbarkeit durch Registermerkmale Landeskultureller Wert (Hoher Ertrag in vielen Umwelten) Verlust ursprünglicher Variation minimieren Variable Sorte Einführen neuer Variation durch Prebreeding Uniforme Sorte

2 Red Queen Situation Hierzulande musst du so schnell rennen, wie du kannst, wenn du am gleichen Fleck bleiben willst (Lewis Carroll, Alice hinter den Spiegeln) Kriterien Produktionssysteme Klimawandel Pathogene Wirtschaftlicher Ertrag für Landwirte

3 Züchtungsmethode: Rekurrente Haploidenselektion (RHS) Annahmen: Effizentes Entfernen nachteiliger Mutationen Bessere Selektion auf Resistenzen Ertrag

4 Ergebnis nach 3 Selektionszyklen Julia Mauser, Master thesis Erhöhung der weiblichen und männlichen Fertilität der Haploiden ist erfolgreich! Julia Mauser

5 Abnahme der genetischen Diversität um 20%! 6,639 SNP Marker Mögliche Erklärungen: Familienstruktur wurde nicht berücksichtigt Starke Selektion gegen nachteilige Mutationen Zu kleine Züchtungspopulation (genetische Drift) Bettina Scherrer

6 Ist Optimum Contribution Selection eine Alternative? AOP Kriterien Höherer Ertrag Einkreuzung von Resistenzgenen Erhaltung der genetischen Diversität { { Phänotypisierung + Genotypisierung Selektionsindex Zuchtwertschätzung und Selektion Kreuzung Herausforderung: Gewichtung von Züchtungsfortschritt versus Erhaltung der Diversität

7 Anwendung der Optimum Contribution Selection Möglich durch billige Genotypisierung Methode in Statistikpaketen integriert Beispiele: Waldtanne Foto: Wikipedia Foto: Wikipedia Erbse (Simulation) Hallander and Waldmann, TAG (2009) Cowling et al., J. Exp. Bot. (2017)

8 Hybridzüchtung beim Ribelmais? Selbstbefruchtung (Colchizinierung) Doppelthaploide (DH) Linien Hybride

9 Welche Vorteile bietet die Hybridzüchtung von Landsorten? Besseres Management der genetischen Diversität in DH Linien Genetische Diversität in DH Linien relativ zur Ausgangspopulation Rheintaler Ribelmais Melchinger et al., Genetics (2017) Leichtere Identifizierung populationsspezifischer QTLs Homogenes Produktionssaatgut Höhere Erträge? Nachteil: Hoher Aufwand; Strukturiertes Züchtungsprogramm notwendig

10 Sind Genome Editing und Gene Drive eine Perspektive? Welche Gene sollen editiert werden? OMICS Analysen Genetische Kartierung Analyse natürlicher Selektion Information über Gene und Allele

11 Beispiel: Peruanische Maislandsorten Genomsequenzierung von 96 Landsorten Genetische Differenzierung zwischen Süd- und Nordperu Unterschiede durch Adaptation Mireia Vidal und Karl Schmid, unpubliziert

12 Sind Genome Editing und Gene Drive eine Perspektive? Welche Gene sollen editiert werden? OMICS Analysen Genetische Kartierung Analyse natürlicher Selektion Information über Gene und Allele Editierung in der Ziel-Landsorte Gene Drive? Verbesserte Landsorte? Einführung einzelner, gerichteter Mutationen in die gesamte Population Entfernung nachteiliger Mutationen aus der Population (Multiplex) Erzeugung neuer genetischer Variation gezielt an relevanten Genen (z.b. Resistenzgene)

13 Zusammenfassung Landsorten müssen lebendig bleiben Züchterische Erhaltung und Verbesserung ist aufwändig Wertschöpfung ist wichtig, um Ressourcen zu generieren Potential für weitere Landsorten und Kulturarten: Netzwerke für einen Know-How Transfer