Biotechnologie für die Pflanzenzüchtung Dr. Lieselotte Schilde, Dr. Babett Oberwalder, Prof. Dr. Helga Ninnemann

Fusionierte Kartoffelprotoplasten

Forschungsschwerpunkte

Die Forschung der Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Nutzung biotechnologischer Methoden für grundlegende und angewandte Fragestellungen in der Pflanzenzüchtung; als Nutzpflanze dient die Kartoffel. Im Mittelpunkt stehen die Reaktionen der Pflanzen auf biotische und abiotische Stressfaktoren, vor allem gegen den Erreger der Kraut- und Braunfäule, Phytophthora infestans, der Nassfäule und Schwarzbeinigkeit ( Erwinia carotovora), gegen Insekten und auf Frost. Dazu werden neue Resistenzquellen von Wildarten und Landrassen der Kartoffel, wie sie in Genbanken vorliegen, auf ihre Resistenz getestet, durch Zellfusion mit der Kulturkartoffel kombiniert (soweit direkte Kreuzungen nicht möglich) und die regenerierten Pflanzen auf ihren Hybridcharakter mit Hilfe molekularbiologischer Methoden identifiziert, ihre Resistenzeigenschaften evaluiert und zur Reduktion des unerwünschten Wildartanteils mehrmals mit Zuchtlinien gekreuzt. Der Wildartanteil der Rückkreuzungssämlinge wird mit Hilfe von single - copy - Sonden bestimmt, und es wird versucht, mit Hilfe der Resistenzevaluierungsdaten den für die Resistenz verrantwortlichen Genomanteil einzugrenzen. Um den Evaluierungsprozess zu beschleunigen, werden Methoden entwickelt, die eine frühe Testung ermöglichen (z.B. in vitro Knollen).

Im weiteren werden Komponenten der Resistenz für die verschiedenen Stressoren untersucht; dieses Gebiet wird weiter ausgebaut.

Es steht ein Gewächshaus und ein Feld für Evaluierung und Anzucht von Kreuzungsmaterial zur Verfügung.

Methoden in der Anwendung

• Biotechnische Methoden für die Pflanzenzüchtung -Modell Kartoffel -

  - Zell-, Organkultur (Meristemkultur, schnelle Vermehrung, Embryokultur, Antherenkultur, Mikrosporenkultur, Induktion von Mikroknollen)

  - Zellfusion (Isolierung und Kultur von Protoplasten, Elektrofusion, Regeneration von Pflanzen) zur Kombination von diploiden Zuchtlinien und von sexuell nicht kompatiblen Linien und Arten. Anwendung der Methoden zur Nutzung von Resistenzquellen gegen pilzliche ( Phytophthora infestans) oder/und bakterielle ( Erwinia carotovora) Pathogene aus Wildarten der Kartoffel und zur Erzeugung von Frosttoleranz

  - molekulare Methoden für die Selektion und Analyse somatischer Hybriden (RFLPs, RAPDs) und ihrer Kreuzungsprodukte; Herstellung von Sonden (repetitive und single copy - Sonden) , nicht radioaktive Detektionsmethoden. Analyse des Anteils des Wildartgenoms in Kreuzungsprodukten und asymmetrischen Fusionsprodukten.

• Analyse von Komponenten der Resistenz der Kartoffel gegen bakterielle und Pilz - Pathogene und Insekten

- Entwicklung von Frühtestsystemen für die Resistenztestung

- Alkaloide: qualitative und quantitative Analyse in Wildarten und somatischen Hybriden

- Phytoalexine : qualitative und quantitative Bestimmung, kinetische Untersuchungen

Zusammenarbeit :

Institut für Genetik, Universität Tübingen (Prof.Hemleben),

Technische Universität München (Prof. Wenzel)

Bayerische Landesanstalt, Freising (Dr.A.Schwarzfischer, Dr.G.Schweizer);

Bundesanstalt für Züchtungsforschung, Gross Lüsewitz (Dr.H.Tiemann; Dr.U.Darsow)

Max - Planck - Institut für Züchtungsforschung Köln (Dr.C. Gebhardt),

International Potato Center, Lima, Peru

ENEA Div. Biotechnologies and Agriculture, Rom (Dr.A.Sonnino)

Universidad de Costa Rica, San Jose

Universidad Nacional Agraria, Lima, Peru

Universidad Nacional de Colombia, Bogota, Kolumbien

PROINPA/IBTA Cochabamba, Bolivia

Publikationen

S.Hildenbrand, H.Ninnemann. Kinetics of phytoalexinaccumulation in potato tubers of different genotypes infected with Erwinia carotovora ssp. atroseptica. Physiol. Mol. Plant Pathol. (1994) 44, 335 - 347.

K.Abenthum, S.Hildenbrand, H.Ninnemann. Elicitation and accumulation of phytoalexins in stems, stolons and roots of Erwinia - infected potato plants. Physiol. Molec. Plant Pathol. (1995) 46, 349-359.

U.Menke, L.Schilde-Rentschler, B.Ruoss, C.Zanke, V.Hemleben, H.Ninnemann. Somatic hybrids between the cultivated potato Solanum tuberosum L. and the 1 EBN wild species Solanum pinnatisectum Dun.: Morphological and molecular characterization. Theor.Appl.Genet. (1996) 92, 617-626.

L.Schilde-Rentschler, K.Kugler-Busch, A.Schweis, H.Ninnemann. Somatic hybrids for the study of nuclear-cytoplasmic interaction in Solanum tuberosum . Genetic Mechanisms for Hybrid Breeding, U.Kück , G Wricke (eds.) Advances in Plant Breeding 18 (1995), 37 - 48.

B.Oberwalder, B.Ruoss, L.Schilde-Rentschler, V.Hemleben, H.Ninnemann. Asymmetric fusion between wild and cultivated species of potato ( Solanum spec.) - Detection of asymmetric hybrids and genome elimination. Theor. Appl.Gent. 1997 in press

L.Schilde-Rentschler. Biotechnologische Verfahren in der Pflanzenzüchtung -Chancen und Risiken für die Entwicklungsländer. Aus "Pflanzengenetische Ressourcen, Erhaltung und multiple, nachhaltige Nutzung" SC Jutzi, B.Becker (eds), der Tropenlandwirt (1994).

Adresse

Dr. Lieselotte Schilde

Institut für Pflanzenbiochemie, Corrensstr. 41, D-72076 Tübingen

Tel.: 07071-29-73553

Fax: 07071-640019

e-mail: lieselotte.schilde@uni-tuebingen.de(lieseloote.schilde@uni-tuebingen.de)

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