Schmid, Karl; Vögele, Ralf T.; Hahn, Volker and Balko, Christiane (2022) Genomik-basierte Verbesserung des heimischen Sojazuchtmaterials und Etablierung eines molekularen Screeningsystems für Soja-Pathogene. [Genomics-Based Improvement of Adapted Soybean Germplasm and Establishment of a Molecular Screening System for Soybean Pathogens.] Universität Hohenheim, Institut für Pflanzenzüchtung, Saatgutforschung und Populationsgenetik,Institut für Phytomedizin, Landessaatzuchtanstalt; Julius-Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz .
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- German/Deutsch
(Abschlussbericht)
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Summary
Zur Einleitung von Pflanzenschutzmaßnahmen bei Soja ist es essentiell, Informationen über vorhandene Pathogene zu gewinnen. Basierend auf der quantitativen Real Time-PCR wurden Einzelnachweise für die Hauptpathogene der Sojabohne in Deutschland entwickelt. Die Pathogenität der Krankheitserreger wurde geprüft und das Inokulationsverfahren für weitere Untersuchungen etabliert. Erste Mehrfach-Nachweise für verschiedene Erreger und Probentypen wurden entwickelt, die für eine frühzeitige Detektion von Erregern in Soja-Proben (Saatgut, Pflanze, Boden) verwendet werden können.
Im Rahmen des Projekts wurde zudem durch Kombination von aktuellen und zukünftigen Klimaparametern sowie Genotypisierungs- und Phänotypisierungsdaten eine Kernkollektion von Akzessionen erstellt, die sich durch eine hohe Diversität auszeichnet und sich für den Anbau unter den Bedingungen von Zentraleuropa eignet. Dabei wurden neue Gene für Umweltadaptation identifiziert, für die molekulare Marker für die Züchtung entwickelt werden, und geeignete Akzessionen für die Einkreuzung in aktuelle Züchtungsprogramme wurden selektiert.
Die Ergebnisse zeigen außerdem klar, dass hochertragreiche Linien gezüchtet werden können, um die Sojaanbauregion nach Norden zu erweitern. Zudem bieten die gewonnenen Varianzkomponenten, Heritabilitäten und Merkmalskorrelationen eine solide Grundlage für die Gestaltung von Zuchtprogrammen, insbesondere auch von Speed-Breeding Programmen, die zukünftig mit genomischer und phänomischer Selektion beschleunigt werden können. Es wurden bereits erste Linien an die private Pflanzenzüchtung abgegeben, die in weiteren Prüfungen ermitteln, ob die Linien als Sorten zugelassen werden können.
Gerade in kühleren Lagen, wie z.B. in Norddeutschland, ist die Gefahr von Ertragseinbußen auf Grund von Kühlestress groß. In diesem Projekt wurden Linien von Kreuzungsnachkommenschaften und ein diverses Set aus Genbankakzessionen hinsichtlich ihres Hülsenansatzes nach einer Kühlestressphase charakterisiert. Das Testsystem führte zu reproduzierbaren Ergebnissen und es wurden erste QTL für den Hülsenansatz unter Stressbedingungen ermittelt.
Summary translation
To initiate effective plant protection measures in soybean, it is essential to obtain information on existing pathogens. Therefore, individual detections for the major soybean pathogens in Germany were developed based on quantitative Real Time-PCR. The pathogenicity of the pathogens was tested and inoculation procedures were established for further investigations. After establishing individual detections, first multiplex detections for different pathogens and sample types were established which can be used for early detection of different pathogens in a variety of soybean samples (seeds, plants, soil).
The project also established a core collection of accessions characterized by high diversity and suitable for cultivation under Central European conditions by combining current and future climate parameters with genotyping and phenotyping data. New genes for environmental adaptation were identified, for which molecular markers for breeding are being developed, and suitable accessions were selected for crossing into current breeding programs.
The results also clearly demonstrate that high-yielding lines can be bred to expand the soybean growing region northward. In addition, the variance components, heritabilities and trait correlations obtained provide a solid basis for designing breeding programs, including in particular Speed-Breeding programs, which can be accelerated in the future with genomic and phenomic selection. The first lines have already been released to private plant breeders, who are conducting further trials to determine whether the lines can be approved as varieties.
Particularly in cooler climates, such as in northern Germany, the risk of yield loss due to chilling stress is high. In this project, lines of cross progeny and a diverse set of genebank accessions were characterized with respect to their pod set after a cooling stress period. The test system produced reproducible results and first QTL for pod set under stress conditions were determined.
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