Pflanzenzüchtung

phytodiversity

  • verkürzte Vermehrungszeiten
  • große Pflanzenvielfalt
  • Introgression wildwachsender
  • Pflanzenarten in die Kulturpflanzen
  • große Auswahl von Regenerationssystemen für viele verschiedne Pflanzen
Wir überwinden die Grenzen herkömmlicher Züchtung!

Unsere innovative Technologie für Zell- und Gewebekulturen in der modernen Pflanzenzüchtung ist die somatische Hybridisierung durch Protoplastenfusion, eine vielseitige Methode die es ermöglicht, durch Überwindung von Kreuzungsbarrieren den Genpool der Kulturpflanzen um die Artenvielfalt der Wildpflanzen zu erweitern. Systeme zur Einführung von Pollensterilität (CMS) in die Hybridzüchtung können durch eine neuartige Kombination von Zellkern und Zellorganellen entwickelt werden. Für die Analyse kombiniert Phytowelt seine hohe fachliche Kompetenz im Bereich Pflanzenregeneration mit den neuesten Technologien der molekularen Biologie. Unsere Erfahrungen bei der Protoplastenfusion umfassen Medizinalpflanzen, Zierpflanzen, Nahrungs- und Futterpflanzen sowie Bäume.

Die somatische Hybridisierung (SH) bietet einen neuartigen Ansatz zur Überbrückung vieler Probleme herkömmlicher Züchtungsmethoden. Unsere Technik basiert auf der Fusion somatischer Zellen (Zellen ohne Zellwand = Protoplasten) durch Reizstrom, was die natürliche Fusion der Keimzellen nachahmt.

Somatische Hybridisierung hat gegenüber der herkömmlichen Züchtung viele Vorteile:

Abb. 1 Pflanzenregeneration eines Protoplasten- Fusionsexperiments mit einem gezüchteten Gras und einer wildwachsenden Art.
  • Sie erlaubt durch die Überwindung der Kreuzungsbarrieren die Einkreuzung von Eigenschaften wildwachsender Arten in die Kulturpflanzen.
  • Durch die asymmetrische Fusion kann die Übertragung von Genomanteilen aus wildwachsenden Arten minimiert werden und folglich auch die Anzahl der zeitaufwändigen Rückkreuzungen.
  • Die Protoplastenfusion erleichtert die Schaffung neuer Kombinationen aus Zellkern und Organellen zur Etablierung männlicher Sterilität (CMS) und ist somit ein optimales Werkzeug bei der Hybridzüchtung von Nutzpflanzen. Bei der herkömmlichen Züchtung schränkt die maternale Vererbung der Organellen diese Kombinationsmöglichkeiten stark ein.
  • Die somatische Hybridisierung verkürzt die Züchtungszyklen von Arten mit einer langen juvenilen Wachstumsphase beträchtlich, wie z.B. bei Bäumen (1 Jahr statt 5-20 Jahre).
  • Protoplastenfusion (Self-Fusion) bietet bei der Entwicklung polyploider Kultursorten mit vermehrter Biomasse einen alternativen Ansatz zur Colchicin-Behandlung.

Somatische Hybridisierung (SH) kann nur erfolgreich angewendet werden, wenn ein effizientes Protoplasten-Regenerationssystem zur Verfügung steht.

Phytowelt hat optimierte Systeme für viele verschiedene Pflanzenarten etabliert, auch für problematische Arten wie z.B. Gräser, Getreide und Leguminosen.

Die somatische Hybridisierungstechnik wurde von der Phytowelt bereits in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen angewandt.

Knollen verschiedener somatischer Hybride im Vergleich
Abb. 2: Knollen verschiedener somatischer Hybride im Vergleich zu den Fusionspartnern (Kulturpflanze: oben, wildwachsende Arten: unten, Hybride: in der Mitte).
  • Bei der sterilen Kulturpflanze Minze, die nur vegetativ vermehrt werden kann, wurde somatische Hybridisierung zur Erweiterung des Genpools mit neuen Kombinationen angewandt, um die quantitative (Biomasse) und qualitativen Merkmale (Metaboliten) zu modifizieren.
  • In Kultursorten der Kartoffel wurden neue Resistenzgene zur Schädlingsbekämpfung aus wildwachsenden Arten eingeführt. Verschiedene resistente somatische Hybridlinien mit einer erhöhten Knollenausbeute wurden selektiert (Abb. 2).
  • Futtergräser erhielten durch die somatische Hybridisierung neue Eigenschaften aus wildwachsenden Gräsern. Der Ertrag an Biomasse konnte erheblich gesteigert werden.
  • Phytowelt konnte die ersten intersektionellen Pappelhybride durch Protoplastenfusion erzeugen! Die Genpoole der verschiedenen Pappelarten enthalten alle wichtigen Merkmale zur Züchtung von Kulturpflanzen, die ideal angepasst sind für das Wachstum als Niederwald in Kurzumtriebsplantagen (KUP). Die intersektionellen Kreuzungen sind jedoch extrem schwierig. Die Technologie der Phytowelt ver-besserte die Möglichkeiten der Pappel-Züchtung für die Optimierung von KUP-Linien. Polyploide Pappelklone aus Eigenfusionen weisen einen größeren Biomassezuwachs als die Elternpflanzen.