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Stabilising autopolyploid meiosis for enhanced yield

Descrizione del progetto

Utilizzo di autopoliploidi stabili per la riproduzione a doppio ibrido

Gli ibridi vengono creati incrociando genitori geneticamente diversi, dando luogo a un fenomeno chiamato «vigore ibrido» o eterosi, che può conferire vantaggi rispetto alle linee parentali consanguinee in termini di crescita, resilienza e tolleranza agli stress ambientali. Questo è particolarmente vero negli autopoliploidi, che possono avere fino a quattro copie di ciascun cromosoma da quattro genitori diversi. Tuttavia, l’effetto del doppio ibrido non è mai stato utilizzato in riproduzione, poiché il raddoppio cromosomico per indurre l’autopoliploidia può causare instabilità meiotica. Mentre gli autopoliploidi indotti sono instabili dal punto di vista meiotico, non è così per gli autopoliploidi consolidati. Il progetto SAMEY, finanziato dall’UE, stabilizzerà la meiosi nella Brassica rapa (cavolo cinese) autopoliploide-indotta. Gli autopoliploidi stabili saranno utilizzati per produrre linee a doppio ibrido, che saranno valutate in relazione al vigore ibrido per i tratti connessi con la resa.

Obiettivo

Hybrid breeding has been one of the biggest contributors to yield increase of the last century. Hybrids are individuals which have genetically different parents, which results in a “hybrid vigour” effect. This hybrid vigour effect can confer advantages over inbred parent lines in growth, yield, and resilience and tolerance to different types of environmental stresses, important for securing agricultural production in a changing climate. An even greater hybrid vigour effect is possible in autopolyploids, which can have up to four different copies of each chromosome, than in diploids, which have can only have up to two different copies of each chromosome. In effect, “double hybrids” can be made in autopolyploids, with up to four different parents contributing to hybrid vigour in a single individual.

However, to date the double hybrid effect has almost never been used for breeding. Most of our crops are not autopolyploids. We can induce autopolyploidy through chromosome doubling, but this causes meiotic instability, where multiple crossovers occur between the four chromosome copies during meiosis. This pairing disruption leads to potential loss of chromosomes and chromosome fragments essential for seed fertility and viability. Although induced autopolyploids are meiotically unstable, this is not the case for established autopolyploids. In the majority of established autopolyploids, a maximum of one crossover per two homologous chromosomes during meiosis is strictly enforced, thus achieving 100% pairing and correct segregation of chromosomes into daughter cells. I propose to stabilise meiosis in induced autopolyploid Brassica rapa (turnip, Chinese cabbage) by knock-out of crossover promoting genes, over-expression of crossover suppressing genes and selection of natural genetic variants. Stable autopolyploids will be used to produce double-hybrid lines, which will be evaluated for hybrid vigour for yield-related traits.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-COG

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Istituzione ospitante

RHEINISCHE FRIEDRICH-WILHELMS-UNIVERSITAT BONN
Contributo netto dell'UE
€ 1 977 285,00
Indirizzo
REGINA PACIS WEG 3
53113 Bonn
Germania
Regione
Nordrhein-Westfalen Köln Bonn, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 977 285,00

Beneficiari (1)