POEM

Projektbeschreibung

Die Herstellung doppelhaploider Pflanzen hat in den vergangenen Jahren maßgeblich zum Fortschritt der Pflanzenzüchtung beigetragen und gehört damit zu den bislang erfolgreichsten biotechnologischen Methoden. Die annähernd uneingeschränkte Rekombination der genetischen Information des pflanzlichen Ausgangsmaterials in Populationen doppelhaploider Pflanzen in Verbindung mit der vollständigen Homozygotie dieser Linien gestattet eine einzigartig präzise und effiziente Selektion unter Berücksichtigung aller denkbaren pflanzlichen Eigenschaften. Neben dem enormen Wert für die pflanzenzüchterische Selektion stellt die Haploidentechnologie des Weiteren eine universelle Basis zur Herstellung reinerbiger Pflanzen für diverse spezifische Anwendungen dar, wie z.B. die Herstellung von Elternlinien für die Hybridzüchtung, transgenen Pflanzen, Kartierungspopulationen, nah-isogenen Linien oder rekombinanten ‘Inzucht’-Linien. Das einzigartige Nutzungspotenzial der Pollen-Embryogenese für Forschung und Pflanzenzüchtung steht jedoch in krassem Gegensatz zum geringen Kenntnisstand über die molekularen Signale und Prozesse die zum Abbruch der normalen Weiterentwicklung des unreifen Pollens sowie der Umorientierung zur Embryogenese und schließlich zur Regeneration haploider oder doppelhaploider Pflanzen führen. Als Konsquenz dessen beinhaltet das Konzept des Projektes GABI-POEM zeitgemäße strukturbiologische, molekulare und biochemische Analysen sowie Ansätze zur gentechnischen Beeinflussung der Expression von Genen, die bei der Initiation der Pollen-Embryogenese eine Rolle spielen könnten. Detaillierte Erkenntnisse über die zelluläre Wahrnehmung, Verteilung und Verarbeitung von Assimilaten, die Ausbildung des Cytoskeletts sowie die Regulation der Stammzell-Homöostase und Embryo-Identität sollen zu neuen methodischen Ansätzen führen, mit denen die Pollen-Embryogenese durch hochspezisch wirksame, d.h. weit weniger zellschädigende Maßnahmen als als bisher (z.B. Nährstoffmangel oder hohe Temperatur) ausgelöst werden kann. Dazu wird die normale Pollenentwicklung im Vergleich zur Pollen-Embryogenese anhand von zwei dafür besonders geeigneten Modellarten - Gerste und Tabak - analysiert. Unter Berücksichtigung der bereits zur Verfügung stehenden Erkenntnisse und technischen Möglichkeiten sowie den experimentellen Ergebnissen des Projektes werden beim Industriepartner praxistaugliche Methoden zur Herstellung Doppelhaploider für die agroökonomisch bedeutenden Kulturpflanzenarten Weizen, Mais und Roggen entwickelt. Darüber hinaus wird angestrebt, die Regeneration von Doppelhaploiden aus embryogenen Pollenkulturen für Arbabidopsis zu etablieren um der GABI-Community eine weitere leistungsfähige technische Plattform für experimentelle Arbeiten mit dieser Modellart zur Verfügung zu stellen. Aufgrund der vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten der Pollen-Embryogenese wird das Projekt GABI-POEM einen nachhaltigen Beitrag für den zukünftigen Fortschritt in Forschung und züchterischer Praxis leisten.  

Partner

Jochen Kumlehn (Koordinator), Götz Hensel, Katarzyna Plasun, Helmut Bäumlein, David Köszegi, Michael Melzer, Diaa Daghma, Hans-Peter Mock, Rico Lippmann, Lothar Altschmied
Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)
Gatersleben

Clemens Springmann
PLANTA Angewandte Pflanzengenetik und Biotechnologie GmbH
Einbeck