Gersten-Epigenomics zur Optimierung der Doppelhaploid-Technologie
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Finanzierung:
Die Doppelhaploid-Technologie, bei der in haploiden Mikrosporen durch Stressbehandlung Embryogenese induziert wird, ermöglicht eine schnelle Generierung von homozygoten Linien und ist deswegen zu einem zentralen Werkzeug in der modernen Pflanzenzüchtung geworden. Allerdings lässt sich diese Technik für manche Arten und Linien bis heute nur suboptimal einsetzen, was die ökonomische Verwertbarkeit stark herabsetzt. Die Ursachen für diese unterschiedliche Effizienz der Doppelhaploid-Technologie sind bis heute unbekannt. Neuere Befunde belegen, dass übergeordnete epigenetische Regulationsmechanismen eine zentrale Rolle beim Auslösen der Embryogenese in den Mikrosporen spielen. In dem Projekt sollen deswegen die epigenetischen Determinanten der Embryogenese von Gersten-Mikrosporen identifiziert werden, die für eine effiziente Nutzung der Doppelhaploid-Technologie wichtig sind. Diese Erkenntnisse sollen zur Optimierung industrieller Prozesse moderner Pflanzenzüchtung eingesetzt werden.
Die Gewinnung der Mikrosporen erfolgt bei der Saaten-Union Biotec GmbH am Standort Gatersleben. Hier liegen bereits langjährige Erfahrungen in der Doppelhaploiden-Technologie vor. Um die epigenetischen Determinanten effizienter Embryogenese zu identifizieren, werden zwei Sorten miteinander verglichen. Zum einen werden Mikrosporen zu einem definierten Zeitpunkt nach Induktion der Embryogenese von einer Sorte gewonnen, mit der bereits sehr gute Ausbeuten an Doppelhaploiden erzielt werden konnten. Parallel werden in einer entsprechenden Zeitkinetik Mikrosporen aus einer Sorte gewonnen, die in bisherigen Ansätzen nur eine sehr geringe Effizienz der Doppelhaploid-Generierung aufwies. Unter Nutzung einer bereits in der AG Humbeck etablierten "Barley-Epigenome-Platform" werden die epigenetischen Markierungen bei beiden unterschiedlich effizienten Sorten mittels ChIP-seq genomweit abgebildet. Zusätzlich sollen in beiden Sorten bei dem Prozess ablaufende Veränderungen in der Chromatinstruktur über immunozytologische Methoden mikroskopisch verglichen werden. In einem weiteren Ansatz sollen verschiedene Protokolle der Stressinduktion der Embryogenese verglichen werden. Dazu werden bei der Sorte, die hohe Doppelhaploiden-Ausbeuten aufweist, unterschiedlich lange Kältebehandlungen durchgeführt und die Ausbeuten an Doppelhaploiden verglichen. Bei deutlichen Unterschieden verschiedener Protokolle wird untersucht, ob Abweichungen in der epigenetischen Markierung von Zielgenen dafür verantwortlich sind.
Die Gewinnung der Mikrosporen erfolgt bei der Saaten-Union Biotec GmbH am Standort Gatersleben. Hier liegen bereits langjährige Erfahrungen in der Doppelhaploiden-Technologie vor. Um die epigenetischen Determinanten effizienter Embryogenese zu identifizieren, werden zwei Sorten miteinander verglichen. Zum einen werden Mikrosporen zu einem definierten Zeitpunkt nach Induktion der Embryogenese von einer Sorte gewonnen, mit der bereits sehr gute Ausbeuten an Doppelhaploiden erzielt werden konnten. Parallel werden in einer entsprechenden Zeitkinetik Mikrosporen aus einer Sorte gewonnen, die in bisherigen Ansätzen nur eine sehr geringe Effizienz der Doppelhaploid-Generierung aufwies. Unter Nutzung einer bereits in der AG Humbeck etablierten "Barley-Epigenome-Platform" werden die epigenetischen Markierungen bei beiden unterschiedlich effizienten Sorten mittels ChIP-seq genomweit abgebildet. Zusätzlich sollen in beiden Sorten bei dem Prozess ablaufende Veränderungen in der Chromatinstruktur über immunozytologische Methoden mikroskopisch verglichen werden. In einem weiteren Ansatz sollen verschiedene Protokolle der Stressinduktion der Embryogenese verglichen werden. Dazu werden bei der Sorte, die hohe Doppelhaploiden-Ausbeuten aufweist, unterschiedlich lange Kältebehandlungen durchgeführt und die Ausbeuten an Doppelhaploiden verglichen. Bei deutlichen Unterschieden verschiedener Protokolle wird untersucht, ob Abweichungen in der epigenetischen Markierung von Zielgenen dafür verantwortlich sind.
Kontakt
Prof. Dr. Klaus Humbeck
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Naturwissenschaftliche Fakultät I
Weinbergweg 10
06120
Halle (Saale)
Tel.:+49 345 5526410
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