Genetic characterisation of plant populations in agricultural ecosystems

• Research unit: ART
• Project number: 08.33.04.03
• Brief title: Molekulare Pflanzenökologie

Key words (English)

genetic diversity, molecular markers, quantitative trait loci

Short description (German)

Komplexe Interaktionen zwischen den genetischen Eigenschaften einzelner Pflanzen und Umweltfaktoren wie landwirtschaftlicher Bewirtschaftung, Krankheitserregern oder Nähr- und Schadstoffen führen zur Entstehung von Pflanzenpopulationen. Um optimal an die Umweltbedingungen angepasste Pflanzen auswählen zu können und um die Reaktion von Populationen auf Umweltfaktoren zu erfassen, sind Kenntnisse der genetischen Basis der beteiligten Pflanzen notwendig. Mit phänotypischen Beobachtungen können die genetischen Eigenschaften aufgrund der komplexen Interaktionen nur indirekt erfasst werden. Molekulargenetische Methoden erlauben es hingegen, die genetischen Eigenschaften unabhängig von Umwelteinflüssen zu bestimmen.

In der konventionellen Futterpflanzenzüchtung erfolgt die Selektion hauptsächlich aufgrund phänotypischer Beobachtung. Molekulare Marker haben das Potential, den Züchtungsprozess zu unterstützen und die Züchtung optimal angepasster Sorten effizienter und sicherer zu gestalten. So erlauben zum Beispiel Marker welche mit Krankheitsresistenz gekoppelt sind auch eine Selektion ohne Krankheitsdruck, was für Selektionsprogramme die auf natürlichem Infektionsdruck basieren von grossem Vorteil sein kann. Bei der markerunterstützten Züchtung handelt es sich um eine auch im biologischen Landbau akzeptierte Technologie, die eine effiziente Züchtung von auf die Bedürfnisse des biologischen Landbaus angepassten Sorten ermöglicht.

Die Erhaltung und Förderung der Biodiversität, nicht nur zwischen den Arten sondern auch innerhalb einzelner Arten und Populationen, ist ein integraler Bestandteil naturnaher Landwirtschaft (Rio-Konvention). Ein besseres Verständnis der genetischen Diversität innerhalb und zwischen Pflanzenpopulationen ermöglicht es, Massnahmen für die Erhaltung der Biodiversität auf der ersten Stufe (innerhalb von Arten und Populationen) zu ergreifen und die Stabilität von Ökosystemen zu fördern.

Project aims (German)

· Charakterisierung der Futterpflanzen-Pathogen Interaktionen mit Schwerpunkt Raigras und Bakterienwelke (1)

· Entwicklung von molekularen Markern als Grundlage für die markerunterstützte Züchtung von Raigras und Rotklee (2)

· Molekulare Charakterisierung der genetischen Ressourcen ausgewählter Futterpflanzen als Grundlage für die Futterpflanzenzüchtung und die Erhaltung der genetischen Diversität (3)

· Genetische Charakterisierung von Pflanzenpopulationen in unterschiedlichen Habitaten und unter unterschiedlicher Bewirtschaftung (4)

Knowlegde improvements / Publications (German)

Herrmann D, Boller B, Widmer F, Kölliker R (2007) Improving persistence in red clover - insights form QTL analysis and comparative phenotypic evaluation. Crop Sci in press

Kölliker R, Bassin S, Schneider D, Widmer F, Fuhrer J (2007) Elevated ozone affects the genetic composition of Plantago lanceolata L. populations. Env Poll in press

Studer B, Boller B, Bauer E, Posselt UK, Widmer F, Kölliker R (2007) Consistent detection of QTLs for crown rust resistance in Italian ryegrass (Lolium multiflorum L.) across environments and phenotyping methods. Theor Appl Genet 115:9-17

Studer B, Widmer F, Enkerli J, Kölliker R (2006) Development of novel microsatellite markers for the grassland species Lolium multiflorum, L. perenne and Festuca pratensis. Mol Ecol Notes 6:1108-1110

Internal costs of the project (German)

Mikroarray Analysen ca. 50'000.- (von SNF finanziert)