BarleyMicroBreed - Strategien für die Züchtung klimaresistenter, genetisch auf optimierte Wurzel-Mikrobiom-Interaktionen ausgerichtete Gerste

BarleyMicroBreed baut auf dem Paradigma auf, dass die Ressourceneffizienz und Stressresistenz von Nutzpflanzen durch die Optimierung der Fähigkeit von Pflanzenwurzeln zur effizienten Interaktion mit der vorhandenen Bodenmikrobiota erheblich verbessert werden kann. Wir schlagen daher vor, unser mechanistisches Verständnis der Wechselwirkungen zwischen dem Genom der Nutzpflanze, den phänotypischen Merkmalen der Wurzeln und der wurzelassoziierten Mikrobiota zu verbessern, um neue Züchtungsstrategien für Nutzpflanzen zu identifizieren, die darauf zugeschnitten sind, die Vorteile der einheimischen mikrobiellen Vielfalt im Boden zu nutzen. Eine Holo-omics-Analyse funktionell annotierter Gerstengenome zusammen mit einem Katalog von Wurzel-Mikrobiota-Assemblagen und phänotypischen Daten, einschließlich Trockenheitsreaktionen von 600 Gerstensorten, die in Feldversuchen in Österreich, Libanon und Marokko ermittelt wurden, wird die Identifizierung von Gerstengenom-Komponenten, Mikrobiota-Mitgliedern und Wurzelmerkmalen ermöglichen, die für die Trockenheitsresistenz wichtig sind. Gerstengenomregionen, die mutmaßlich für den Aufbau der Mikrobiota und die Dürreresistenz wichtig sind, werden durch Gen-Knock-outs validiert, und die ursächlichen Auswirkungen werden durch eine Kombination aus Metabolomik, Metagenomik und Wurzelphänotypisierung in Topf- und Rhizobox-Experimenten untersucht. Zur Verbesserung der Wurzelphänotypisierung werden wir Instrumente entwickeln, darunter Kernbruch-Bildgebungssysteme, Softwareentwicklungen zum Schließen von Lücken bei der Rhizobox-Phänotypisierung und Modelle zur Ableitung der Architektur des Wurzelsystems vom Keimling bis zur Reife. Schließlich werden wir mit dem Wissen über die genetische Regulierung der phänotypischen Wurzelplastizität von Gerstenlinien Strategien zur Schaffung trockenheitsadaptiver Gerstensorten mit verbesserten Wurzelsystemen und Mikrobiomen umsetzen. Eine Auswahl von Linien, die auf der Trockenheitsreaktion, dem Aufbau des Mikrobioms und dem Wurzelsystem basieren, wird in europäische Elitelinien rückgekreuzt und in Feldversuchen getestet. Wir argumentieren, dass die Züchtung von Nutzpflanzen, die auf die Nutzung der Vorteile der einheimischen mikrobiellen Vielfalt im Boden zugeschnitten sind, eine wesentlich praktikablere und nachhaltigere Strategie darstellt als die Beimpfung von Nutzpflanzen mit pflanzenfreundlichen Mikroorganismen. Übersetzt mit www.DeepL.com/Translator (kostenlose Version)