Genetische und Genomische Ressourcen als Grundlage für die Züchtung von Echter Kamille

Abstract

Echte Kamille, Matricaria recutita L., ist eine der wichtigsten Arzneipflanzen und dient der Behandlung diverser Erkrankungen wie Infektionen und Entzündungen der Haut, gastrointestinale Beschwerden und Atemwegsprobleme. Neben ihrer wirtschaftlichen Bedeutung trägt der Anbau der Kamille zur Agrobiodiversität und als Blühkultur zur Insektenfreundlichkeit bei. Für den Landwirt muss der Anbau wirtschaftlich verlässlich gewinnbringend sein. Züchtungsarbeiten zur Erzeugung verbesserter Sorten finden nur sehr selten statt, so dass die aktuellen Sorten und Elitelinien neuen Herausforderungen z.B. durch den Klimawandel häufig nicht optimal begegnen. Pflanzengenetische Ressourcen bieten mit ihrer genetischen Diversität die Möglichkeit, neue oder verbesserte Merkmale in die aktuellen Sorten zu integrieren. Beispiele dafür sind optimierter Inhaltsstoffgehalt, abiotische Stresstoleranz oder Krankheitsresistenzen. Drei verschiedene di- und tetraploide Linien Echter Kamille mit rezessiv vererbbarer männlicher Sterilität (MS) wurden in Sorten und Handelssaatgut identifiziert und können zur gezielten Kreuzung und Bestäubungslenkung in der Züchtung genutzt werden. Die genetischen Grundlagen für die MS wurden mittels Transkiptomanalyse und GWAS unter Nutzung von SNP-Markern aus Genotyping-by-Sequencing (GBS) analysiert. Es wurden mit MS assoziierte Genomsequenzen erhalten, die aber maximal bei 92 % der untersuchten MS-Pflanzen und ebenfalls bei 5 % der MF-Pflanzen detektiert wurden, und daher nicht hinreichend für marker-gestützte Selektion nutzbar sind. Aktuell finden Arbeiten zur Erzeugung eines ersten Genomassemblies der diploiden Kamillensorte Bona statt, um mit diesem als Grundlage Marker mit einer noch deutlich stärkeren Assoziierung mit dem Merkmal MS zu identifizieren, beispielhaft zur Markerentwicklung auch für andere wichtige Merkmale. Diese „Züchter-Marker“ mit hochgradiger Assoziierung können dann für marker-gestützte Selektion eingesetzt werden, um schnell und effizient zu selektieren bzw. fehlende Eigenschaften in die ansonsten leistungsfähigen aktuellen Sorten einzukreuzen.

Keywords

• male sterility
• genetic diversity
• gbs
• transcriptome analysis
• gwas
• draft genome assembly
• matricaria recutita
• chamomile