Forschungs- und Innovationsprojekt
Genetische Analyse der Trockenstresstoleranz bei Deutschem Weidelgras – DRYeGRASS

Dieser Themenkomplex konnte mit dem Projekt „Klimawandel Lolium“ mit dem Langtitel „Erfassung der genetischen Diversität für das Merkmal „Trockenstresstoleranz“ bei Deutschem Weidelgras als Basis zur Entwicklung molekulargestützter Selektionsverfahren und klimaangepasster Neuzüchtungen“ abgearbeitet werden.

Die Förderung des Vorhabens erfolgte aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages. Die Projektträgerschaft erfolgte über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung.
Die in diesem Rahmen durchgeführten Untersuchungen an 200 Sorten und Genbank-Akzessionen im Freiland und einer Selektion von 50 Sorten und Akzessionen daraus in einer semi-kontrollierten Umwelt eines Rain-out-Shelters zeigten eine große genetische Variation für das Merkmal Trockentoleranz in Deutschem Weidelgras auf.
Geeignete sekundäre Selektionsmerkmale – wie z.B. „Massebildung nach Trockenstress“ - konnten identifiziert werden und stehen für das aktuelle Projekt zur Verfügung. Außerdem konnten vier trockenheitstolerante und zwei trockensanfällige, diploide Lolium-Klone selektiert werden.

In einem vom Bayerischen Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten finanzierten Projekt „Klimawandel Lolium II“ mit dem Langtitel „Entwicklung molekulargestützter Selektionsverfahren für Trockentoleranz in Deutschem Weidelgras“ wurden die sechs Eltern diallel verkreuzt und damit spaltende Kreuzungspopulationen aufgebaut. Die Nachkommenschaften wie auch die Eltern wurden verklont, so dass zu Projektbeginn vom DRYeGRASS ausreichend F1-Pflanzen für die geplanten Untersuchungen an den Rain-out Shelterstandorten, sowie zur Produktion von F2-Familien zur Verfügung standen. Auch wurde begonnen die selektierten Eltern-Klone zu polyploidisieren, um Ausgangsmaterial für die Erstellung von direkt korrespondierenden spaltenden tetraploiden Populationen zu schaffen.

Im Projekt „Klimawandel Lolium“ konnten geeignete Merkmale zur Selektion auf Trockentoleranz identifiziert werden, die in diesem Projekt für die Phänotypisierung der Kreuzungspopulationen in Feld- und Rain-out Shelterversuchen eingesetzt werden können. Als vielversprechendster Mechanismus der Toleranz gegen temporären Trockenstress, wie er in den Zukunftsszenarien der Klimaforschung prognostiziert wird, konnte die Ausdauerfähigkeit der Pflanzen bei Wassermangel, bzw. ein rascher Wiederaustrieb nach Beendigung des Stresses identifiziert werden. Gleichzeitig konnten wertvolle Erkenntnisse zur Kulturführung und zum Induzieren von Trockenstress bei Deutschem Weidelgras unter kontrollierten Rain-out Shelterbedingungen gewonnen werden.
Etablierungsarbeiten zur NMR-Spektroskopie von Metaboliten an Deutschem Weidelgras wurden von der Firma numares zusammen mit Saatzucht Steinach im Rahmen des Forschungsverbundes ReTroLo (gefördert von BMEL FKZ: 2814500810) durchgeführt. Erste Ergebnisse in der Entwicklung von Biomarkern für Trockentoleranz waren vielversprechend. Das Ziel ist, Metabolite zu identifizieren, die bei einer Erfassung unter optimalen Wachstumsbedingungen eine Vorhersage des Verhaltens unter Trockenstress ermöglichen.
Eine Pilotstudie an den Eltern der für dieses Projekt geplanten Populationen war ebenfalls erfolgreich und erlaubte eine Trennung der als anfällig und tolerant klassifizierten Klone.
Im Rahmen vondes Projekts "Klimawandel Lolium II" wurden die Kreuzungseltern mit einer Kollektion an SNP-Markern genotypisiert und anhand der Ergebnisse ein informatives Sortiment an SNP-Markern selektiert, mit denen die Genotypisierung der Kreuzungspopulationen in DRYeGRASS erfolgen soll.

Aufbauend auf die geleisteten Arbeiten in den Vorgängerprojekten soll nun, basierend auf dem umfangreichem und somit statistisch signifikantem, sowie sehr gut charakterisiertem Probenmaterial die Etablierung von NMR-basierten Selektionstools vorangetrieben werden und der Schritt von der reinen Forschungsarbeit zur Routineanwendung vorbereitet werden. Dies würde die Selektion unabhängig vom unregelmäßigen Auftreten von Trockenstress im Feld ermöglichen.