Projektbeschreibung
Pflanzenzüchtung mit genomweiter Multi-Targeted-Genomeditierung
Bevölkerungswachstum, Klimawandel und begrenzte Ressourcen haben die Dringlichkeit einer beschleunigten Pflanzenzüchtung noch verstärkt. Genetische Redundanz in großen Genfamilien erschwert die Entdeckung wichtiger Merkmale, und gegenwärtig gibt es keine Technologie, die diese Merkmale auf genomweiter Ebene erfolgreich offenbaren kann. Das Team des ERC-finanzierten Projekts Multi-Crop wird genomweite, auf mehrere Merkmale abzielende CRISPR-Bibliotheken für Nutzpflanzen einführen, um wichtige landwirtschaftliche Herausforderungen anzugehen. Diese innovative Methode, die auf zahlreiche Kulturpflanzen und Züchtungsmerkmale anwendbar ist, wurde bei Arabidopsis, Tomate und Reis validiert und patentiert, wobei ihr Potenzial zur Aufdeckung verborgener genetischer Merkmale und zur Umgestaltung von Pflanzenzuchtprogrammen unter Beweis gestellt wird. Im Zuge der ersten großangelegten Anwendung der Multi-Targeted-CRISPR-Technologie bei Pflanzen überwindet das Multi-Crop-Team effektiv die funktionelle Genredundanz unter verschiedenen Bedingungen wie zum Beispiel Dürre und weiteren Stressreaktionen.
Ziel
The need to accelerate crop breeding programs has never been greater, as the world population is exponentially increasing, the climate is changing, and resources are limited. Breeding relies on genetic variation. However, it is impossible to alter many phenotypes by introducing genetic variation in a single gene due to large gene families with high functional redundancy. For example, in tomato and rice, ~80% of coding genes belong to multi-gene families. Therefore, in many cases, mutating multiple gene family members is required to uncover hidden traits that are important for plant resilience and food security. Currently, there is no approach or technology that can dig into the hidden genetic redundancy at a genome-scale level (unbiased forward genetics) and reveal masked agricultural traits.
To address these challenges, we developed the Multi-Crop technology - the first genome-scale multi-targeted CRISPR libraries in crops. We have constructed, validated, and patented the approach in Arabidopsis, tomato, and rice, demonstrating that the Multi-Crop technology can uncover hidden genetic traits and is the future of plant breeding programs.
Not only is this the first demonstration of a large-scale, multi-targeted CRISPR technology in plants, but the unique approach also overcomes functional gene redundancy under any given conditions, such as the response to drought, pathogen, fruit size, and more. Multi-Crop can be applied to most crops and all breeding traits. Therefore, we expect the new toolbox we develop here to transform how scientists and breeders perform genetics.
We believe that Multi-Crop is a game-changing technology. Unlike any other technology available today, it enables uncovering hidden phenotypic variations. Moreover, its high throughput nature of maximizing genetic diversity will enable a tailored fit for specific farmers, markets and growth conditions, enhancing productivity and farmer profitability.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Programm/Programme
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