Institut für
FG Forstgenetik
Projekt
Prägung: ein alternativer Ansatz zur schnellen Entwicklung von Resistenzen bei Forstbäumen
Prägung: ein alternativer Ansatz zur schnellen Entwicklung von Resistenzen bei Forstbäumen
„Priming“ fördert Resistenzen, ohne das Genom durch wiederholte Kreuzungen verändern zu müssen. Somit stellt dieser Ansatz eine Strategie dar, wertvolles Pflanzenmaterial aus sogenannten Plusbäumen in ihrer Widerstandsfähigkeit maßgeblich zu stärken.
Hintergrund und Zielsetzung
Die Wälder werden aufgrund der Klimaänderung immer mehr biotischen und abiotischen Stressfaktoren ausgesetzt. Daher müssen zur Erhöhung der Anpassungsfähigkeit an den Klimawandel effizientere Strategien für die Induktion von Resistenzen in Baumarten entwickelt werden.
Die lange Generationsdauer der Waldbäume hat bisher die Züchtungsmöglichkeiten stark eingeschränkt. Mit Hilfe der Resistenz-Prägung („Priming“) konnte bereits mehrfach bei krautigen Pflanzen und mehreren Baumarten eine schnelle Resistenzverbesserung herbeigeführt werden. Zudem konnte in mehreren Fällen die durch „Priming“ entwickelten Resistenzen einem epigenetischen Hintergrund zugeschrieben und dessen Vererbbarkeit gezeigt werden.
„Priming“ fördert Resistenzen, ohne das Genom durch wiederholte Kreuzungen verändern zu müssen. Somit stellt dieser Ansatz eine Strategie dar, wertvolles Pflanzenmaterial aus sogenannten Plusbäumen in ihrer Widerstandsfähigkeit maßgeblich zu stärken, ohne deren „genetische Konstitution“ zu verändern. Diese Methode hat das Potential, die Anpassung der einheimischen Wälder an den Klimawandel effizienter zu gestalten und einer genetischen Verarmung entgegenzuwirken, ohne in den vorliegenden Genpool einzugreifen.
Die langfristige Überleben der Gemeinen Esche und der Feldulme in Deutschland gerade in Bezug auf den Klimawandel wird von eingeführten Pilzkrankheiten stark bedroht. Im Rahmen dieses Forschungsvorhaben soll daher an beiden Baumarten eine Resistenzverbesserung durch „Priming“ getestet werden.
Vorgehensweise
Verschiedene „Priming-Methoden“ werden mit jungen Pflanzen und an Samen überprüft. Anschließend sollen Resistenztests mit den behandelten Pflanzen durchgeführt werden. Ausgesuchte Pflanzen werden mittels MSAPs („methylation sensitive amplified polymorphism“) und qPCRs untersucht. Damit soll ein möglicher Zusammenhang zwischen der Entwicklung von Resistenzen und epigenetischen Veränderungen überprüft werden. Darüber hinaus sollen die Pflanzen nach der Behandlung in verschiedenen Zeiträumen phänotypisiert werden, um die Wirkungsdauer des „Primings“ zu erfassen. Ein Feldversuch mit den erhaltenen Pflanzen ist für die zweite Projektphase geplant.
Thünen-Ansprechperson
Thünen-Beteiligte
Beteiligte externe Thünen-Partner
-
Universität Hamburg
(Hamburg, Deutschland)
Geldgeber
-
Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)
(national, öffentlich)
Zeitraum
4.2017 - 3.2023
Weitere Projektdaten
Projektfördernummer: 28WB408101
Förderprogramm: Waldklimafonds (Programmbestandteil des Sondervermögens Energie- und Klimafonds)
Projektstatus:
abgeschlossen
Publikationen zum Projekt
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Hönicka H, Bein S, Starczak M, Gackowski D (2024) Exploring the interaction between aminobutyric acid and epigenetics in modulating ash dieback response in European ash (Fraxinus excelsior). J Plant Dis Protect 131(5):1427-1439, DOI:10.1007/s41348-024-00989-9
- 1
Hönicka H, Bein S, Starczak M, Graf W, Hanelt D, Gackowski D (2024) ß-Aminobutyric acid promotes stress tolerance, physiological adjustments, as well as broad epigenetic changes at DNA and RNA nucleobases in field elms (Ulmus minor). BMC Plant Biol 24:779, DOI:10.1186/s12870-024-05425-6
- 2
Agius DR, Kapazoglou A, Avramidou EV, Baranek M, Carneros E, Caro E, Castiglione S, Cicatelli A, Radanovic A, Ebejer J-P, Gackowski D, Guarino F, Gulyas A, Hidvegi N, Hönicka H, Inacio V, Johannes F, Karalija E, Lieberman-Lazarovich M, Martinelli F, et al (2023) Exploring the crop epigenome: a comparison of DNA methylation profiling techniques. Front Plant Sci 14:1181039, DOI:10.3389/fpls.2023.1181039
- 3
Bein S, Hönicka H, Graf W (2022) Breaking seed dormancy in common ash (Fraxinus excelsior) - methods and seedling performance. In: Plant Sciences for a Sustainable Future : Botanik-Tagung, International Conference of the German Society for Plant Sciences, 2022 Bonn, 28 August - 01 September ; Programme. Deutsche Botanische Gesellschaft, p 150
- 4
Hönicka H, Bein S, Fladung M (2022) Förderung von Resistenzen bei Forstbäumen durch Prägung : [Abstract] [online]. Gülzow: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, 1 p, zu finden in <https://www.waldklimafondskongress.de/fileadmin/Projekte/2022/Waldklimafonds/Poster_Baumartenwahl/Hoenicka_Abstract.pdf> [zitiert am 04.01.2023]
- 5
Hönicka H, Bein S, Graf W, Hanelt D (2022) Physiological and morphological changes promoted in field elms (Ulmus minor Mill.) by priming with β-aminobutyric acid. In: Plant Sciences for a Sustainable Future : Botanik-Tagung, International Conference of the German Society for Plant Sciences, 2022 Bonn, 28 August - 01 September ; Programme. Deutsche Botanische Gesellschaft, p 159
- 6
Hönicka H, Bein S, Graf W (2022) Priming resistance to ash dieback disease in common ash (Fraxinus excelsior). In: Plant Sciences for a Sustainable Future : Botanik-Tagung, International Conference of the German Society for Plant Sciences, 2022 Bonn, 28 August - 01 September ; Programme. Deutsche Botanische Gesellschaft, p 199
- 7
Mladenov V, Fotopoulos V, Kaiserli E, Karalija E, Maury S, Baranek M, Segal N, Testillano PS, Vassileva V, Pinto G, Nagel M, Hönicka H, Miladinovic D, Gallusci P, Vergata C, Kapazoglou A, Abraham E, Tani E, Gerakari M, Sarri E, et al (2021) Deciphering the epigenetic alphabet involved in transgenerational stress memory in crops. Int J Mol Sci 22(13):7118, DOI:10.3390/ijms22137118
- 8
Hönicka H, Fladung M (2019) "Prägung": alternative Resistenzen für Baumarten. AFZ Der Wald 74(5):12-15
- 9
Hönicka H, Fladung M, Bein S (2019) Evaluation of alternative methods for resistance induction in tree species. In: Deutsche Botanische Gesellschaft (ed) Botanikertagung 2019 : international plant science conference ; 15.-19. September, Rostock. Rostock: Univ Rostock, p 191
