Archiv Berichte AG 5

This year, the workshop of the genetic resources working group was organized by the Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK) in conjunction with the main conference.  Nearly 300 participants from 18 nations discussed progress and recent developments in the context of the ever-increasing availability of genomic information for crop plants and their genetic resources. Genomic information is considered to be of key importance to drive the genetic improvement of crop plants. Against this backdrop the German Plant Breeding Conference has highlighted the impact of genomics information and novel breeding technologies by lining up outstanding keynote speakers and a wide spectrum of lectures to review recent progress in the analysis of crop plant genomes with regard to the conservation of plant genetic resources, the identification and functional characterization of genes and the development of enabling technologies. In addition, the conference has provided a platform for both scientists and plant breeders to network and to learn about and discuss recent developments and to forecast future trajectories of innovation.

The scientific program was structured into six sessions featuring 29 presentations. Details of the program are available at http://meetings.ipk-gatersleben.de/gpbc2018/program-2/.

Each session was ushered in by a keynote lecture to review the topic of the session and to present recent results and development in a general context. Additionally, invited lectures were given by leading scientists to present specific research highlights. Finally, young scientists presented their findings in short presentations which were selected by the scientific committee from the submitted abstracts.

The first session “Conservation and Characterization of Plant Genetic Resources” highlighted new developments regarding Access and Benefit Sharing. Here, implications of the regulations laid down in the Nagoya Protocol were outlined by Susan McCouch (Cornell University, USA) and Frank Begemann (BLE). Adoption of the corresponding legislation in 2014 entails severe consequences on the exchange of seeds and plant material for research activities,  even more so, if digital sequence information would be included in the corresponding regulations.  This is of particular relevance for research concerned with resequencing entire genebank collections. In case of barley, first results on the molecular characterization of 15.000 accessions of the barley collection of the Federal ex situ Genebank were presented by Nils Stein (IPK Gatersleben).

The second Session dealt with novel developments in the field of “Trait Mapping and Gene Discovery”. In this key area of crop genomics Brande Wulff (John Innes Centre, UK) highlighted the potential of wild species to identify novel resistance genes for wheat. In combination with “speed breeding”,  the introgression of novel alleles in combination with backcross programs will increase the usefulness of crop wild relatives for plant breeding.  In the same vein, Rajeev Varshney (ICRISAT, Hyderabad, India) illustrated the impact of genomics on breeding of tropical legume species such as chickpea and pigeonpea.

Session 3 addressed the manifold challenges increase “Yield Potential”. Robert Sharwood (Australian National University, Canberra) presented novel approaches towards improving CO₂ fixation by Rubisco engineering and by the conversion of C3 to C4 photosynthesis. By exploiting natural diversity in wheat, Thorsten Schnurbusch (IPK Gatersleben) presented recent finding to alter spike morphology in wheat in order to increase kernel numbers.

Session 4 “Advances in Breeding” highlighted recent advancements in predictive breeding concepts. Chris-Carolin Schön (Technical University of Munich), summarized the main factors influencing prediction accuracy in genomic selection schemes and Albrecht Melchinger (University of Hohenheim) illustrated the benefits of doubled haploid lines from landraces as a resource for maize breeding and germplasm conservation.

In Session 5 “Biotechnology” Paul Christou (University of Lerida, Spain) addressed the advantages of genome engineering to introduce specific alterations into genomes in order to improve nutritional traits in cereals. In the evening lecture, Achim Doberman (Rothamsted Research, UK) outlined future challenges of agricultural research: food security, nutritional quality, and bioeconomy. Based on examples of different crop species he demonstrated the potential of genetic engineering for the improvement of crop plants.

Session 6 “Future Challenges” featured a keynote lecture from a representative of Bayer Crop Sciences, Ed Souza (stepping in for Catherine Feuillet). Research activities in the company focus on precision phenotyping, genome editing, and genomic selection. A “systems breeding approach” has been devised to integrate genomics, phenomics, genomic selection, and biotechnology. Owing to the lack of appropriate research tools and technologies, the root system of crop plants has escaped systematic investigation. The availability of high throughput sequencing information has fundamentally improved the situation to study the root microbiome. In this regard, Paul Schulze-Lefert (Max-Planck Inst. for Plant Breeding Research, Cologne) presented novel insight into population genomics of the root microbiome, the promotion of root growth by specific rhizobium strains and their interplay with Flagellin related resistance to fungal pathogens that attack above-ground parts of the plant.

In the closing lecture of the meeting Ed Buckler (Cornell University, USA) presented as a final highlight his visionary views and studies to assess the effect of allele frequencies on quantitative trait expression and how to exploit this knowledge in combination with machine learning approaches for crop improvement.

In addition to the lecture program, the more than 100 poster contributions were presented. The three best poster contributions were awarded a prize donated by GPZ.

After the conference, the participants had the opportunity to visit the Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK) and the European Wheat Breeding Center of Bayer CropScience at the Gatersleben campus site.

The next meeting is scheduled for 2020. Suggestion regarding program and venue are welcome.

(Andreas Graner, Gatersleben)

 – 70 Teilnehmer –

Nach mehrjähriger Pause organisierte die AG am 10. und 11. Dezember 2015 am IPK Gatersleben einen Workshop zum Thema “Genetic resources: conservation and trait improvement”. Pflanzenforscher und –züchter aus mehreren Ländern fanden sich zusammen, um die neuesten Entwicklungen im Bereich der Erhaltung und Erschließung pflanzengenetischer Ressourcen sowie ihrer Nutzbarmachung vorzustellen und zu diskutieren.

Insgesamt 70 Teilnehmerinnen und Teilnehmer folgten der Einladung des wissenschaftlichen Komitees dem neben Andreas Graner (IPK), Gunter Backes (Universität Kassel-Witzenhausen), Frank Ordon (JKI Quedlinburg), Benjamin Kilian (Bayer AG, heute Global Diversity Trust) und Karl Hammer (IPK) angehörten.

Die in insgesamt 21 Vorträgen behandelten Themen reichten von der Erläuterung der politischen Rahmenbedingungen, insbesondere den durch die Ratifizierung des Nagoya Protokolls zu erwartenden Veränderungen,  über neue Entwicklungen im Bereich des Erhaltungsmanagements bis hin zu neuen Wegen der Nutzbarmachung genetischer Ressourcen mit Hilfe moderner Genomics- und Phänotypisierungsverfahren. Es wurde deutlich, dass die rapide steigende Menge an genombezogenen Informationen nicht nur eine Fülle neuer Möglichkeiten für die Erforschung der genetischen Struktur von Sammlungen, die Kartierung von Merkmalen und die Identifizierung neuer Allele ermöglicht, sondern auch große Herausforderungen an die Entwicklung entsprechender Informationssysteme und Softwareanwendungen zur Datenauswertung und Visualisierung stellt.

Besonders erfreulich war auch die Beteiligung von Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern, die sich in Form von Vorträgen und der 18 Beiträge umfassenden Postersession am Workshop beteiligten.

Besonderer Dank gilt der Gesellschaft zur Förderung der Kulturpflanzenforschung e.V. sowie der GPZ für die finanzielle Unterstützung der Veranstaltung sowie Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern aus dem IPK, die zur Vorbereitung und Durchführung des Workshops beigetragen haben.

(A. Graner, Gatersleben)

– 35 Teilnehmer –

Organisation:
Prof. Dr. J. Léon, Bonn

 Am Vortage der Feierlichkeiten zum 100-jährigen Bestehen der Versuchswirtschaft Dikopshof hatte die Professur für speziellen Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung des Instituts für Pflanzenbau (Leitung: Prof. Dr. J. Léon) die AG Genetische Ressourcen nach Bonn eingeladen, um eine weitere Einrichtung dieser Universität zu zeigen, die dort fast zur gleichen Zeit an der Landwirtschaftlichen Akademie in Bonn-Poppelsdorfs von dem Botaniker und Kulturpflanzenforscher Friedrich Körnicke ins Werk gesetzt worden war: den ökonomisch-botanischen Garten mit seiner reichhaltigen Nutzpflanzensammlung – Anlaß genug für eine einschlägige Vortragstagung der GPZ.

Die Veranstaltung eröffnete mit einer kurzen Begrüßung der Leiter der AG Genetische Ressourcen, Prof. K. Hammer (Witzenhausen). Sodann führte der Hausherr, Prof. Léon, in die Problematik des Tagungsthemas ein und stellte einige Forschungsansätze für die Nutzung von pflanzengenetischen Ressourcen zur züchterischen Verbesserung von quantitativen Merkmalen vor. Es folgten Vorträge von Mitarbeitern des Bonner Instituts über QTL-Studien zur Nutzung der Wildformen von Getreidearten. Einführend erläuterte PD Dr. K. Pillen (Bonn) die „Advanced-Backcross-QTL-Strategie zur Nutzung von genetischen Ressourcen in Gerste und Weizen“. Anschließend wurden zwei laufende Projekte im Forschungsprogramm GABI (Genomanalyse im biologischen System Pflanze) vorgestellt: Frau M. von Korff (Bonn) referierte über „Aktuelle Ergebnisse einer AB-QTL-Analyse in Sommergerste“, und Herr H. Wang (Bonn) über „Aktuelle Ergebnisse einer AB-QTL-Analyse in Wintergerste“. Von einer weiteren Nutzung dieses Verfahrens berichtete Herr K. Mohammed (Bonn): „AB-QTL-Analyse zu Trockenstress in Sommergerste“.

Auf die Besichtigung der Nutzpflanzensammlung im Botanischen Garten am Poppelsdorfer Schloß stimmte Prof. Hammer mit einem anregenden historischen Vortrag über das Leben und Wirken von Friedrich Körnicke (1828-1908) ein. Wahrend des Rundgangs erläuterte Dr. W. Lobin (Bonn) mit interessanten Detailinformationen die Fülle der hier zusammengetragenen Nutzpflanzen. Sie dienten ursprünglich zur Bearbeitung von Forschungsfragen ihrer Evolution, Verbreitung und Befruchtungsbiologie, die Körnicke schon bald vor allem für die Getreidearten weltweit zu einer Autorität machten. Die Sammlung ist heute einem breiten Publikum zugänglich. Die Tagungsteilnehmer konnten sich überdies in den Gewächshäusern auch in den nicht öffentlichen „Schätzen“ an tropischen Nutzpflanzen umschauen. Anschließend ging die Führung durch einen neu angelegten „Hexenkräutergarten“, in dem verschiedene Arzneipflanzen angepflanzt sind, die früher für die Alchemie von Bedeutung waren. Zuletzt wurden Vorbereitungen für eine Ausstellung über die Sonnenblume gezeigt.

Der zweite Halbtag der Veranstaltung stand im Zeichen der genetischen Diversität und der Erhaltung pflanzengenetischer Ressourcen als Basis für praktische Züchtungsvorhaben. Die Reihe dieser Vorträge eröffnete Frau A. Weidner (Gatersleben) mit interessanten Ausführungen über die „Möglichkeiten zur Nutzung von Genbankmaterial zur Steigerung der Salztoleranz in Weizen und Gerste“. Dem schlossen sich weitere Berichte über Arbeiten zur Nutzbarmachung von genetischer Diversität für die Verbesserung von Kulturpflanzen an. So berichtete Frau K. Link (Giessen) über „Genetische Diversität in Resistenzkandidaten bei Raps (Brassica napus)“ und Herr S. Rönicke (Giessen) über “Helianthus-Wildarten als Genquelle für die Sonnenblumenzüchtung – Molekulare und phänotypische Charakterisierung einer neuen Sclerotinia-Resistenz aus H. maximiliani“. Frau Weidner (Gatersleben) informierte die Teilnehmer in einem weiteren Vortrag über laufende Arbeiten am IPK Gatersleben zur „Braunrostresistenz bei Aegilops markgrafii – Geographische Variabilität und züchterische Nutzung“.

Nach einer Kaffeepause, die für die Besichtigung von 7 Postern zu einschlägigen Themen sowie für mancherlei Gespräche zwischen den Teilnehmern Zeit gab, wurde die Tagung durch zwei Berichte über Modellvorhaben des Landes Nordrhein-Westfalen zur Erhaltung der genetischen Diversität und zur Förderung des Anbaus pflanzengenetischer Ressourcen abgerundet. Herr J.A. Eisele (MUNLV-NRW) präsentierte unter dem Thema „Modellvorhaben zur Förderung von Anbau und Erhalt pflanzengenetischer Ressourcen in NRW“ die Planung und den aktuellen Stand eines Modellvorhabens, dessen Aufgabe es ist, „vergessene“ alte Getreidesorten aufzuspüren und dem Verbraucher unter Beachtung marktwirtschaftlicher Regeln wieder zugänglich zu machen. Ein zweites Projekt, das ebenfalls in die Bemühungen zum Erhalt pflanzengenetischer Ressourcen des Landes NRW fällt, ist die Erstellung einer Core-Collection der Gerste für den geographischen Raum NRW. Dazu informierte Herr T. Reetz (Bonn) über die theoretischen und praktischen Vorteile, die die Erstellung einer solchen Core-Collection für die moderne Pflanzenzüchtung bietet.

In der abschließenden Gesamtdiskussion wurden anhand praktischer Beispiele noch einmal einzelne Faktoren der Erhaltung und Nutzbarmachung von pflanzengenetischen Ressourcen herausgestellt.

 (T. Reetz, Bonn)