Projektbeschreibung
Genom-Editierung und „Speed Breeding“ für höhere Ernteerträge
Die gegenwärtige Züchtungsrate neuer ertragreicher landwirtschaftlicher Nutzpflanzensorten ist nicht ausreichend, um die drohenden Gefahren für die Lebensmittelsicherheit bewältigen zu können. Das EU-finanzierte Projekt BREEDIT wird eine innovative Züchtungsstrategie erarbeiten, um eine schnelle Beurteilung verschiedener Kombinationen von potenziell ertragsfördernden Allelen zu ermöglichen. Ein Allel ist eine von zwei oder mehreren verschiedenen Zustandsformen desselben Gens. Die Projektforschenden werden die kombinatorische Wirkung von genomeditierten Mutationen auf Pflanzenwachstum und Ernteertrag bewerten. Dazu werden sie Pflanzen mit unterschiedlichen Mischungen von genomeditierten Mutationen in über 80 bekannten ertragsrelevanten Genen in ein Kreuzungsschema einführen. Das Projekt wird den Grundstein für die Entwicklung maßgeschneiderter Züchtungsstrategien legen, die sich die bestmöglichen Kombinationen von vorteilhaften Allelen zunutze machen.
Ziel
Feeding the growing world population under changing climate conditions poses an unprecedented challenge on global agriculture and our current pace to breed new high yielding crop varieties is too low to face the imminent threats on food security. This ERC project proposes a novel crossing scheme that allows for an expeditious evaluation of combinations of potential yield contributing alleles by unifying ‘classical’ breeding with gene-centric molecular biology. The acronym BREEDIT, a word fusion of breeding and editing, reflects the basic concept of combining breeding with multiplex genome editing of yield related genes. By introducing plants with distinct combinations of genome edited mutations in more than 80 known yield related genes into a crossing scheme, the combinatorial effect of these mutations on plant growth and yield will be evaluated. Subsequent rounds of crossings will increase the number of stacked gene-edits per plant, thus increasing the combinatorial complexity. Phenotypic evaluations throughout plant development will be done on our in-house automated image-analysis based phenotyping platform. The nature and frequency of Cas9-mediated mutations in the entire plant collection will be characterised by multiplex amplicon sequencing to follow the efficiency of CRISPR-cas9 genome editing and to identify the underlying combinations of genes that cause beneficial phenotypes (genetic gain). The obtained knowledge on yield regulatory networks can be directly implemented into current molecular breeding programs and the project will provide the basis to develop targeted breeding schemes implementing the optimal combinations of beneficial alleles into elite material.
BREEDIT will be a major step forward in integrating basic knowledge on genes with plant breeding and has the potential to provoke a paradigm shift in improving crop yield.
Wissenschaftliches Gebiet
- medical and health sciencesmedical biotechnologygenetic engineeringgene therapy
- natural sciencesbiological sciencesgeneticsmutation
- agricultural sciencesagriculture, forestry, and fisheriesagricultureagronomyplant breeding
- natural sciencesbiological sciencesgeneticsgenomes
- natural sciencesbiological sciencesmolecular biology
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
9052 ZWIJNAARDE - GENT
Belgien