Bericht der 57. Tagung der Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute Österreichs gemeinsam mit der GPZ-AG Genomanalyse (4) Thema: Pflanzenzüchtung und Genomanalyse am 21./23. November 2006 in Raumberg-Gumpenstein

– 190 Teilnehmer –

Organisation:
Prof. Dr. Hermann Bürstmayr, Tulln/Österreich

Die 13. Tagung der GPZ-AG 4 wurde in diesem Jahre von Prof. Bürstmayr gemeinsam mit der traditionellen Züchtertagung in Gumpenstein organisiert. Damit war das Thema quasi vorgegeben und der „Grimming“saal in der Höheren Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Landwirtschaft voll besetzt. „Was tut sich auf dem Gebiet der Genomanalyse? Welchen Nutzen kann man daraus für die Pflanzenzüchtung ziehen?“ So eröffnete Prof. Bürstmayr das Vortragsprogramm, in dem der erste Tag mit 10 Vorträgen insbesondere der Einführung in die molekulargenetische Arbeitsweise mit Kulturpflanzen gewidmet war. Diese Übersichten über die Thematik hätten allein schon die für viele Teilnehmer lange Anreise gelohnt, zumal sie beide Seiten gleichgewichtig zu Wort kommen ließen: die genetische Forschung einerseits und die praktische Züchtung andererseits. Da alle Vorträge in Jahresfrist in der bekannten Reihe der „Gumpenstein-Berichte“ im Wortlaut vorliegen werden, soll sich ihre Darstellung an dieser Stelle im Wesentlichen auf die Themenliste der Vorträge beschränken:

1. Tag:

Genomanalyse an Pflanzen – Überblick über die Thematik und Auswirkung für die Pflanzenzüchtung. W. Friedt, Univ. Giessen.

Genomforschung bei Getreide. – N. Stein, IPK, Gatersleben.

Medicago genomics and its use to study plant-pathogen interactions in alfalfa. G.B. Kiss, Agricultural Biotechnology Center, Gödöllö/Ungarn.

Grüne Gentechnik – aktueller Stand und Perspektiven aus Sicht des Pflanzenzüchters. W. Bübl, Bayer Crop Science Deutschland GmbH, Frankfurt/M.

Erwartungen eines Getreidezüchters an die Genomforschung. – G. Welz, Fr. Strube Saatzucht, Schöningen.

Erwartungen eines Rapszüchters an die Genomforschung. M. Frauen, Norddeutsche Pflanzenzucht, Hohenlieth.

Molekulare Marker – Technologie und Anwendung. W. Michalek, KWS SAAT AG, Einbeck.

Molekulare Marker für die Weizenzüchtung. M. Wolf, Trait Genetics GmbH, Gatersleben.

Umsetzung von Ergebnissen aus der Genomforschung in die praktische Pflanzenzüchtung. J. Schondelmaier, Saaten-Union Resistenzlabor, Hovedissen.

Etablierung der TILLING-Technik im hexaploiden Winterweizen. M. Schmolke, TUM Weihenstephan.

Am 2. Tag wandte sich das Programm spezielleren Themen zu. Aus dem Institut für Biochemie der Universität Frankfurt/M. stellten G. Kahl und R. Horres (letzterer jetzt GenXPro GmbH) als verbessertes Verfahren eines quantitativen ‚transcription profiling’ das Super-SAGE ( Serial Analysis of Gene Expression) vor, das anstelle der 14 bp Tags beim üblichen SAGE wesentlich informativere Tags von 26 bp verwendet: Ausgehend von einer einzigen Wirtszelle und einer Pilzspore wurden für die Brandpilz(‚blast’)/Reis-Interaktion 5.674 Gene im Reis und rd. 4.900 im Pathogen als beteiligt vorgestellt. Allerdings sind >80% dieser Transkripte selten, d.h. nur mit 2-10 Kopien vertreten. Auch sind für die Aussage der Autoren die Belege noch zu erbringen, dass mit dem SuperSAGE-Verfahren quantitative Merkmale, wie der Ertrag, sicher(er) analysierbar seien. Aber im Vergleich zur Microarray-Technik bietet dieses „offene“ Verfahren zweifellos Vorteile. Überdies konnten aus der großen Zahl von ESTs die +100 stärksten ausgewählt und von diesen Marker abgeleitet werden, die deutlich billiger sind (nur rd. 1/ 10 ) als die bisher verwendeten! Im folgenden Vortrag beschrieb V. Mohler, TUM Weihenstephan, anhand von Beispielen bei Gerste, Weizen und Bambara-Erdnuss die DArt-Marker-Technik als neueres Hochdurchsatzverfahren, das anstatt 1 (SSR) bzw. 100 (AFLP) nun ca. 5000 Loci auf einmal zu analysieren erlaubt und nur 0,06 € je Datenpunkt kostet!

Anschließend berichteten über aktuelle Erfolge der „funktionellen Genomic“: B. Hackauf, BAZ, Groß Lüsewitz, zur Befruchtungskontrolle beim Roggen (Selbststerilität), A. Müller, Univ. Kiel, zur Blühregulation (Schossen) der Zuckerrübe, Frau C. Wagner, Univ. Giessen, zur Resistenz der Gerste gegen Rhynchosporium-Befall und T. Lübberstedt, Slagelse/DK, zur Entwicklung von allelspezifischen Markern für die Rostresistenz von Lolium perenne.

Vorbildlich anschaulich erläuterte T. Miedaner, Univ. Hohenheim, die Entwicklung einer Bibliothek molekularer Introgressionen beim Roggen zur Analyse von quantitativen Merkmalen, wie Pollenschüttung, Strohlänge, Kornertrag, Fallzahl, Hektoliter- und Tausendkorngewicht. Als Donor diente „iranischer Roggen“, und das Ziel war, in der BC2S3 der Empfänger-Roggensorte im Feldversuch Segmente des Donors mit überlegener Leistung phänotypisch zu identifizieren. Der Arbeitsaufwand zur Herstellung solcher Introgressionsbibliotheken ist groß, doch auch gleichfalls ihr Wert, denn sie stehen anschließend für die genetische Analyse beliebiger weiterer quantitativer Merkmale wie auch als sehr geeignetes Basismaterial für hoch auflösende genetische Karten zur Verfügung. Dafür lieferte K. Pillen, neuerdings MPIZ Köln, anschließend einen weiteren Beleg mit Introgressionslinien in Sommergerste zur Verifikation von QTLs für Malzqualität. Zu demselben Merkmal trugen K. Krumnacker, Bayer. LfL, Freising, und I. Matthies, IPK, Gatersleben, mit molekulargenetischen Ergebnissen bei.

Auch der 3. Tag barg fachlich weitere Höhepunkte. J. Györgyey, Szeged/H, stellte ein ‚tran script profiling’ für die Wasser-Nutzungseffizienz an zwei Weizensorten vor, deren Stresstoleranz auf verschiedener Strategie beruht: ‚escape’ bei der afrikanischen Landsorte ‘Kobomugi’ und Anpassung bei der Zuchtsorte ‘Plainsman’. Bei ersterer war eine starke und schnelle Änderung des Transkriptprofils die Stressantwort, die jedoch bei Überschreiten einer bestimmten Stressintensität zum völligen Zusammenbruch der Pflanzen führte. Demgegenüber ging die Anpassungsstrategie von ‘Plainsman’ mit deutlich gemäßigten Änderungen einher, ermöglichte aber ein langfristiges Überleben. Quasi als Alternative berichtete der Vortragende im zweiten Teil über einen monogenischen Ansatz: Hier wurde die Dürretoleranz durch Transfer eines Gens für Aldosereductase, welche toxische Aldehyde reduziert, erhöht, wodurch die transgenen Weizenlinien unter Wasserstress ihre Photosyntheseaktivität deutlich länger aufrecht erhalten konnten.

Besonderes Interesse fanden die beiden folgenden Vorträge aus dem IPK Gatersleben: Weil im landläufigen Zuchtmaterial die genetische Variabilität für wichtige Leistungsmerkmale ganz offensichtlich durch die lange währende züchterische Selektion eingeschränkt ist, untersuchte S. Stracke anhand von Sorten und Genbankmaterial drei Gene für das Merkmal Ährenschieben, welche unterschiedliche Expressionsmuster aufweisen. Neben der hohen Variation in der Diversität dieser Gene gaben die Untersuchungen Hinweise auf Wechselwirkungen zwischen den Genen, die das Ergebnis von Assoziationsstudien überlagern können. Danach berichtete N. Weichert (Arbeitsgruppe U. Wobus) über Strategien zur Erhöhung des Samenproteingehaltes im Winterweizen. Offenbar wird dieser durch die Verfügbarkeit von Transportproteinen für (a) C-Bausteine (Saccharose) bzw. Energieträger sowie für (b) N-Bausteine (Aminosäuren) im sich entwickelnden Samen begrenzt. Deshalb wurden mittels Biolistik transgene Weizenlinien mit (a) einem Saccharosetransporter aus der Gerste und (b) einer Aminosäurepermease aus V. faba hergestellt. In ersten Gewächshausprüfungen ergab sich bei (a) ein bis zu 30% höherer Proteingehalt (insbes. Gluteline u. Gliadine), jedoch ein geringerer Kornertrag, wenngleich letztendlich ein höherer Proteinertrag resultierte. Der N-modifizierte Weizen (b) war 10 cm kürzer und blühte früher. Nach Kreuzung der voll fertilen, phänotypisch völlig normalen transgenen Basislinien mit Sorteneltern und einer anschließenden DH-Passage wurden im Herbst 2006 zur Aussaat im Feld 1000 transgene Linien ausgewählt, um unter Anbaubedingungen den „proof of concept“ für diesen Ansatz zu erbringen. Diesen Teil des Vorhabens hatte Dr. R. Schachschneider, Nordsaat, Böhnshausen, vorbereitet. Er beschrieb als Züchter das zu prüfende transgene Material im Vergleich zu üblichem Zuchtmaterial von Winterweizen als völlig äquivalent. Auch die Methoden und Kosten seiner Herstellung seien züchterisch durchaus überschaubar. Aber er berichtete auch, dass zur Stunde (22. Nov.!) noch nicht über die rd. 35.000 eingegangenen Einsprüche entschieden sei und die Genehmigung für die Freisetzung noch ausstehe. (Diese wurde inzwischen erteilt und der Versuch ausgesät!)

Das Vortragsprogramm schloss mit drei Vorträgen aus der ehem. k.u.k. Monarchie, wie der Vorsitzende, Prof. Ruckenbauer, eingangs feststellte: M. Molnár-Láng, Martonvasar/H, mit einer eindrucksvollen Demonstration der Leistungsfähigkeit von Fluoreszenz-in situ-Hy-bridisierung und SSR-Markern zur Identifikation von Weizen/Gersten-Additionslinien, F. Trognitz, Seibersdorf/A, mit dem Nachweis eines Gens für Phytophthora-Resistenz in Solanum caripense und J. Chrová, Prag/CZ, mit Untersuchungen zur Verwendung von Resistenzgenen in der Züchtung gegen das Gerstengelbverzwergungsvirus bei Gerste und Weizen.

Flankiert wurde das Programm von 42 Postern, die während der zweieinhalb Tage zu weiterer Diskussion auch während der Pausen einluden. Aber Gumpenstein wäre nicht, was es seit jeher für alle Teilnehmer aus Ost und West war, eine Tagung, bei der neben dem Fachlichen stets auch das Persönliche seinen besonderen Platz hat. So fand man sich dieses Mal am Dienstag zu einem Gemeinschaftsabend in der Festhalle Irdning ein, um nach einem exquisiten Buffet den Obmann der österreichischen Züchtervereinigung, Herrn Ministerialrat Dr. H. Etz, in Wort und Bild auf dem „Jakobsweg“ zu begleiten, den dieser heuer gepilgert war.

Überdies versammelten sich die Teilnehmer am folgenden Abend zu einer „besinnlichen Adventstunde“ in der Pfarrkirche von Irdning. Hier trug Prof. Ruckenbauer eine Auswahl von anrührenden Texten zum Advent, z.T. in steiermärkischer Mundart vor, und diese verband die „Stubenmusik Irdning“, ein Ensemble außergewöhnlich begabter Jugendlicher aus der Raumberger Schule, das der Musiklehrer selbst mit der Gitarre begleitete, zwischendrein mit herziger heimischer Volksmusik.

So verlief diese Tagung wie 56 Gumpensteiner Tagungen zuvor – außer dass Einer fehlte: Prof. Hermann Hänsel, ihr Gründer und über 40 Jahre ihr Leiter – ihr Kopf und ihr Herz – war nicht mehr dabei. Er starb am 28.12.2005 in Wien. Prof. Ruckenbauer widmete ihm zu Beginn der Tagung warmherzige Worte der Erinnerung, der hohen Wertschätzung und tiefen Trauer, in der sich die Teilnehmer zu stillem Gedenken an diesen großen Pflanzenzüchter erhoben.

Die nächste Tagung der GPZ-AG 4 soll in zwei Jahren, im Herbst 2008, bei der KWS SAAT AG in Einbeck stattfinden.

(G. Röbbelen, Göttingen)