MAGIC-Pangenom - Etablierung eines Pangenoms der acht Donoren der MAGIC-Weizenpopulation WM-800 zur Selektion von Genen für die Weizenzüchtung, welche die Stickstoffnutzungseffizienz und die Backqualität kontrollieren.

Weizen gehört weltweit zu den wichtigsten Kulturpflanzen. Dies ist auch auf seine hervorragende Backqualität zurückzuführen, welche durch die Verfügbarkeit von Stickstoff und die Zusammensetzung der Kornproteine gesteuert wird. Der heutige Stand der Präzisionsgenomik ermöglicht vergleichende Analysen mit hochwertigen genomischen Referenzsequenzen, welche die genetische Vielfalt einer Art fast vollständig erfassen, z.B. durch SNPs, strukturelle Variationen und Translokationen. Dadurch können komplexe Merkmale wie die Backeigenschaften mit hoher Präzision beschrieben werden. Bei hexaploidem Weizen mit 21 Chromosomenpaaren und einer Genomgröße von 16 Gigabasen ist der Aufbau einer solchen pangenomischen Ressource jedoch aufgrund der Polyploidie und des sehr hohen Anteils an repetitiven Sequenzen (>85 %) äußerst komplex. Unser MAGIC-Pangenom-Projekt zielt darauf ab, diese Lücke für die Multiparental-Population WM-800 durch eine pangenomische Untersuchung der Kreuzungseltern dieser Population zu schließen. Zu diesem Zweck werden für Weizen optimierte Long-Read-Sequenzierungs- und „Chromatin Conformation Capture“-Methoden eingesetzt. Anschließend wird die erstellte pangenomische Ressource in multimodalen Transkriptomstudien verwendet und ausgewählte WM-800-Linien werden unter Stickstoffstress analysiert. Dabei wird in einem pangenomischen Kontext die Rolle von Kandidatengenen bei der Stickstoffverwertung und der Qualitätsbildung aufgeklärt, z.B. der Stickstofftransporter-Gene NRT1 und NRT2 und des NAC-Transkriptionsfaktor-Gens NAM 1.

MAGIC-Pangenome - Establishing a pangenome of the eight donors of the MAGIC wheat population WM-800 to select genes controlling nitrogen use efficiency and baking quality for wheat breeding.

Wheat is among the most important crops world-wide. This is also due to its excellent baking quality properties, controlled by the availability and composition of nitrogen and grain proteins. The current level of precision genomics allows to carry out comparative analyses with high-quality genomic reference sequences that almost completely capture the genetic diversity present in a species, for example, through SNPs, structural variations and translocations. This allows complex traits such as baking quality properties to be described with high precision. However, in hexaploid wheat with 21 chromosome pairs and a genome size of 16 gigabases, the establishment of such a pangenomic resource is extremely complex due to polyploidy and the very high repeat content (>85%) of the wheat genome. Our MAGIC-Pangenome project aims to close this gap for the multiparental wheat population WM-800 through a pangenomic characterization of the eight crossing parents of this population. For this purpose, long-read sequencing and chromatin conformation capture methods, optimized for wheat, will be applied. Subsequently, the constructed pangenomic resource will be used in multimodal transcriptome studies. In addition, selected WM-800 lines will be analyzed under nitrogen stress in order to elucidate in a pangenomic context the role of candidate genes on nitrogen utilization and baking quality formation, for example, the nitrogen transporter genes NRT1 and NRT2 and the NAC transcription factor gene NAM 1.