RubraSelect - Auslese und Charakterisierung von hochwertigem Vermehrungsgut bei Roteiche (Quercus rubra L.) unter Berücksichtigung der Trockenstresstoleranz

Abstract

Das Ziel des Verbundprojekts „RubraSelect“ ist die Selektion und Charakterisierung von hochwertigem, klimafittem Vermehrungsgut der Roteiche (Quercus rubra L.). Das Projekt umfasst zwei eng miteinander verbundene Teilvorhaben, die sich auf Folgendes konzentrieren: (i) die Charakterisierung der genetischen Grundlagen von Wuchsleistung und Trockenheitstoleranz bei der Roteiche (Teilverbund A) und (ii) die Selektion und Züchtung zur Gewinnung von hochwertigem und anpassungsfähigem Vermehrungsgut der Roteiche (Teilverbund B). Im Rahmen von Teilverbunden A konzentrieren wir uns hauptsächlich auf die genetischen und molekularen Mechanismen, die der Trockenstresstoleranz und der Wachstumsleistung der Roteiche zugrunde liegen, sowohl im Sämlings- als auch im Altbaumstadium. In Zusammenarbeit mit der Abteilung Pflanzenbiochemie, UGOE-BP, haben wir im Rahmen eines zweijährigen Trockenstress-Experiments mehr als tausend Sämlinge aus elf verschiedenen deutschen Herkünften und Standorten etabliert und charakterisiert. Unter Verwendung eines genomweiten Assoziationsstudien-Ansatzes (GWAS) identifizierten wir genetische Varianten und Gene, die mit Trockenheitstoleranz und Wachstumsmerkmalen assoziiert sind, welche für Roteichen-Sämlinge von Bedeutung sind. Die Verteilung dieser genetischen Varianten in einer großen Anzahl von Plusbäumen über deutsche Herkünfte hinweg, welche von den Projektpartnern in Teilverbunden B gesammelt wurden, wird anschließend verwendet, um die Fitness und Anpassungsfähigkeit des entsprechenden Vermehrungsguts vorherzusagen. Der zweite Ansatz, in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Thünen-Institut, setzt maschinelles Lernen-gestützte Dendrogenomik ein, um die Wuchsleistung von Altbäumen der Roteiche und ihre Trockenheitstoleranz über die letzten vier Jahrzehnte in den Herkunftsversuchen zu charakterisieren. Genetische Varianten und die entsprechenden assoziierten Gene, die sich als sehr wichtig für die Vorhersage der jährlichen Wachstumsmuster von Altbäumen verschiedener natürlicher Herkünfte und eingeführter Herkünfte in den Herkunftsversuchen erwiesen haben, wurden mit der Plusbaum-Sammlung aus Teilverbunden B für die Selektion von hochwertigem, klimafittem Vermehrungsgut der Roteiche abgeglichen.