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Zielsequenz-spezifische Genom-Modifikation von Getreide-Elitematerial durch DNA-integrationsfreie Applikation RNA-vermittelter Endonukleasen im Kontext Haploidie-induzierender Kreuzungen (DELITE)

Projekt


Förderkennzeichen: 031B0550
Laufzeit: 01.07.2018 - 30.06.2020
Fördersumme: 436.741 Euro
Forschungszweck: Experimentelle Forschung
Stichworte: Transfer von Zielsequenz-spezifischen Endonukleasen, Züchtung, Gerste, Mais

Das Projekt zielt auf die Erschließung eines neuartigen Prinzips der Übertragung Zielsequenz-spezifischer Endonukleasen, das auf Bestäubung der genetisch zu verändernden Empfängerlinien mit gRNA/Cas9-transgenen, Haploidie-induzierenden Linien beruht. Letztere übertragen gRNA und Cas9 in ihren Spermazellen auf die entstehende Zygote. Während das Genom der Empfängerlinie daraufhin am vorgegebenen genetischen Lokus verändert wird, erfolgt zu Beginn der Embryogenese die Eliminierung des Bestäuber-Genoms einschließlich der darin integrierten Transgene. Im DELITE-Projekt werden wir Hordeum bulbosum und die Maislinie RWK mit gRNA/Cas9-Konstrukten transformieren und mit den daraus resultierenden, Haploidie-indzierenden Linien Gerste bzw. Mais zu bestäuben, die damit Zielsequenz-spezfischen Modifikationen unterzogen werden. Das Konzept hat im Vergleich zu bisher verwendeten Methoden vielfältige Vorteile. (1) Es können nahezu beliebige Genotypen mittels Cas-Endonukleasen verändert werden, da die Bestäubung mit Haploidie-induzierenden Linien wesentlich weniger genotypenabhängig ist als Transformationstechnologie. (2) gRNA/Cas-transgene, Haploidie-induzierende Linien können wahlweise auch in den Labors der Züchter verwendet werden, um genetische Varianten eigener Zuchtlinien zu erzeugen, denn es ist dafür lediglich die zumeist ohnehin gegebene Etablierung von Haploiden- und Genotypisierungstechnologie erforderlich. (3) Anhand einer einzigen gRNA/Cas-transgenen, Haploidie-induzierenden Linie können beliebig viele genetische Varianten bezüglich der adressierten Zielsequenz produziert werden. (4) Da gRNA und Cas-Endonuklease ausschließlich während der frühen Embryogenese präsent sind, ist eine verringerte Modifikation von so genannten off-target Sequenzen zu erwarten. (5) Das gezielt modifizierte Genom bleibt zu jedem Zeitpunkt des Verfahrens frei von Transgenen. (6) Aufgrund der im Kontext des Verfahrens erfolgenden identischen Verdopplung des modifizierten Genoms besteht die Möglichkeit Pflanzen mit unmittelbar reinerbigen Genvarianten zu erzeugen.

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