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www.npz-innovation.de
Neue Züchtungstechniken aus der Sicht der Pflanzenzüchtung
DAFA Forschungsstrategisches Fachforum
„Akzeptanz neuer Züchtungstechniken?“
02. November in Berlin
Dr. Gunhild Leckband, NPZ Innovation GmbH (www.npz-innovation.de)
www.npz-innovation.de
NPZ Innovation GmbHHohenlieth – Groß Lüsewitz
Der Forschungsdienstleister
• Gegründet im November 2013
• 28 Mitarbeiter
• Dienstleistung für die NPZ-Gruppe in den Bereichen:
Projektmanagement
Markertechnologie
PreBreeding, Phytopathologie, Saatguttechnologie
Züchtungsinformatik
Norddeutsche Pflanzenzucht Hans-Georg Lembke KG
235 Mitarbeiter
NPZ – Gesellschafter:
Persönlich haftender, geschäftsführender Gesellschafter: Dietmar Brauer
Gesellschafter: Hans Joachim LembkeBarbara BrauerDr. Martin FrauenDr. Gunhild Leckband
NPZ – Deutschland
NPZ Hohenlieth
NPZ Malchow + NPZ Agrar Poel
NPZ – Semences SARLParis, Frankreich W. v. Borries-Eckendorf GmbH & Co.
KG Hovedissen, Deutschland
LS Production SARLLa Chapelle Armentieres, Frankreich
LS Plant Breeding Ltd.Cambridge, Großbritannien
Rapool-Ring GmbHIsernhagen, Deutschland
Saaten-Union GmbH / GbRIsernhagen, Deutschland
NPZ Australia Pty Ltd.Perth, Australien
Saaten-Union Biotec GmbHHovedissen, Deutschland
NPZ – Ukraine Kiew, Ukraine
NPZ – Struktur und Beteiligungen
DL Seeds Inc.Morden, Manitoba, Kanada
Niederlassung
German Seed Alliance GmbHKöln, Deutschland
GSA RUSS OOO Moskau, Russland
Rapool Polska Sp. z o.o.Wagrowiec, Polen
Rapool CZ s.r.o.Brno, Tschechien
Rapool Slovakia s.r.o.Piestany, Slowakei
Rapool Hungaria KftLepsény, Ungarn
Rapool Bulgaria EOODPleven, Bulgarien
Rapool RUS OOOMoskau, Russland
Rapool KAZ OOOKostanay, Kasachstan
Rapool BEL IOOOMinsk, Belarus
Rapool Ring Romania s.r.l. Bukarest , Rumänien
Rapool, Baltic StatesŠiauliai, Lithuania
Norddeutsche Pflanzenzucht Hans-Georg Lembke KG
235 Mitarbeiter
NPZ – Gesellschafter:
Persönlich haftender, geschäftsführender Gesellschafter: Dietmar Brauer
Gesellschafter: Hans Joachim LembkeBarbara BrauerDr. Martin FrauenDr. Gunhild Leckband
NPZ – Deutschland
NPZ Hohenlieth
NPZ Malchow + NPZ Agrar Poel
NPZ – Semences SARLParis, Frankreich W. v. Borries-Eckendorf GmbH & Co.
KG Hovedissen, Deutschland
LS Production SARLLa Chapelle Armentieres, Frankreich
LS Plant Breeding Ltd.Cambridge, Großbritannien
Rapool-Ring GmbHIsernhagen, Deutschland
Saaten-Union GmbH / GbRIsernhagen, Deutschland
NPZ Australia Pty Ltd.Perth, Australien
Saaten-Union Biotec GmbHHovedissen, Deutschland
NPZ – Ukraine Kiew, Ukraine
NPZ – Struktur und Beteiligungen
DL Seeds Inc.Morden, Manitoba, Kanada
Niederlassung
German Seed Alliance GmbHKöln, Deutschland
GSA RUSS OOO Moskau, Russland
Rapool Polska Sp. z o.o.Wagrowiec, Polen
Rapool CZ s.r.o.Brno, Tschechien
Rapool Slovakia s.r.o.Piestany, Slowakei
Rapool Hungaria KftLepsény, Ungarn
Rapool Bulgaria EOODPleven, Bulgarien
Rapool RUS OOOMoskau, Russland
Rapool KAZ OOOKostanay, Kasachstan
Rapool BEL IOOOMinsk, Belarus
Rapool Ring Romania s.r.l. Bukarest , Rumänien
Rapool, Baltic StatesŠiauliai, Lithuania
NPZ Innovation GmbHHohenlieth, DeutschlandGeschäftsführer: Dr. Gunhild Leckband
Thorsten Pommer
www.npz-innovation.de
Der lange Weg zur neuen Sorte
www.npz-innovation.de
Der lange Weg zur neuen Sorte
Erste Kreuzungen
PreBreeding, Materialentwicklung
Quelle: verändert BDP
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Der lange Weg zur neuen Sorte
Erste Kreuzungen
PreBreeding, Materialentwicklung
Quelle: verändert BDP
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Der lange Weg zur neuen SorteErweiterung der genetischen Diversität
Konventionell
• Wildarten Introgression
• ungerichtete Mutagenese
Probleme
• Artbarriere
• Unerwünschter genetischer Hintergrund
Linkage drag unerwünschte Eigenschaften
Umfangreiche Rückkreuzungen notwendig
• Besonders betroffen sind Kulturarten mit langen Züchtungszyklen
Zudem
• Insgesamt viele agronomische Merkmale zu bearbeiten
Erste Kreuzungen
PreBreeding, Materialent-
wicklung
Quelle: verändert BDP
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Konventionell
• Wildarten Introgression
• ungerichtete Mutagenese
Probleme
• Artbarriere
• Unerwünschter genetischer Hintergrund
Linkage drag unerwünschte Eigenschaften
Umfangreiche Rückkreuzungen notwendig
• Besonders betroffen sind Kulturarten mit langen Züchtungszyklen
Zudem
• Insgesamt viele agronomische Merkmale zu bearbeiten
Erste Kreuzungen
PreBreeding, Materialent-
wicklung
Nutzung von NBTs
• Erhöhung der Variation
• spezifische Mutagenese
Quelle: verändert BDP
Der lange Weg zur neuen SorteErweiterung der genetischen Diversität
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Möglichkeiten der Genom-Modifikation
Mutagenese Transformation NBT
Zeit
AATCGGCATTTCCAGTCCCAATATACCTTAGCCGTAAAGGTCAGGGTTATATGG
5´ 3´
5´3´
AATCGGCATTTCCAATCCCAATATACCTTAGCCGTAAAGGTTAGGGTTATATGG
5´ 3´
5´3´
EMS
ungerichtet und vielfach
Selektion:TILLING + Phänotyp
Ti-Plasmid
T-DNA
ungerichtet
Prüfung der Abhängigkeit vom Insertionsort
Rückkreuzung
loss-of-function,
Effektivität der Mutation unklar,
bzw. eingeschränkt
gain/loss-of-function,
evtl. Sekundäreffekte durch
Insertionsort
Selektion:Antibiotikum
Ref.: Charpentier and Doudna, Nature, 2013
gerichtet
Selektion:PCR
gain/loss-of-function,
spezifisch im Genom
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Gezielte Mutagenese mit Site-directed nucleases (SDN)
Bild: EFSA Journal 10(10), 2012; vereinfacht
Ausschalten von Genen
spez. Modifikation von Genen
Integration von Genen
, z.B. Resistenzgen
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Gezielte Mutagenese mit Site-directed nucleases (SDN)
Bild: EFSA Journal 10(10), 2012; vereinfacht
Ausschalten von Genen
spez. Modifikation von Genen
Integration von Genen
, z.B. Resistenzgen
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Juli 2014
Beispiel für gezielte DNA Modifikation mittels TALEN
Weizen infiziert mit Mehltau
TALEN
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Potential von NBT für die Raps-/Kartoffel-Züchtung
Forschungsverbund:
• Solana Research GmbH
• NPZ Innovation GmbH
• Abteilung Molekulare Phytopathologie und Biotechnologie, CAU Kiel
Pflanzliche Resistenz durch Ausschalten von Anfälligkeitsfaktoren
Raps+
Pilz
Kandidaten-gene
Raps
Mutanten in Arabidopsis
Pilz-Infektion
- - ++
WT k.o. #1
Proof of Concept in Raps mit
RNA
RNA
CRISPR/Cas9
+
TALEN
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Import von CRISPR/Cas9 o. TALEN
Potential von NBT für die Raps-/Kartoffel-Züchtung
- Transiente Nuklease Expression -
Elite-Protoplast
Selektion und Regeneration
Erste Kreuzungen
Integration in Züchtungszyklus
PreBreeding, Materialent-
wicklung
Quelle: verändert BDP
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Pflanzenart Ziel Verfahren Wer Stand
Weizen Mehltau-Resistenz TALEN CalyxtFeldversuche, in den USA
nicht als GVO eigestuft
Weizen Mehltau-Resistenz CRISPR Chinese Academy of Science Projekt publiziert
Weizen weniger Gluten TALEN Calyxt Entwicklung
Mais Trockentoleranz CRISPR DuPont Pioneer Feldversuche
Wachsmais Stärke CRISPR DuPont PioneerMarkteinführung in fünf
Jahren
Reis Toleranz gegen Reisbrand (Rice blast) CRISPR Chinese Academy of Science Projekt publiziert
Erdnuss Ausschalten von Allergenen CRISPR Aranex, UK Startup
Gurken Resistenz gegen Viren CRISPR Volcani Center, Israel Projekt publiziert
Citrusfrüchte Resistenz gegen Citrus Greening CRISPR Univ. of Florida Projekt publiziert
Paprika (Pepper) Resistenz gegen Viren CRISPR Seminis Vegetable Seeds Entwicklung
Tomate Reifeverzögerung CRISPR Univ. Nottingham, UK Studie publiziert
Kartoffel Lagerfähigkeit, weniger Acrylamid CRISPR, TALENUniv. of Minnesota, Simplot,
Calyxt
in den USA nicht als GVO
eingestuft*
Sojabohnen veränderte Fettsäuren TALEN Calyxtin den USA nicht als GVO
eingestuft, Feldversuche
Pappeln Genfunktionen CRISPR Univ. Umea, Schweden Forschung
Projekte in der Pflanzenzüchtung (Beispiele)
Quelle: transgen.de/forschung/2590.crispr-talen-genome-editing-pflanzen.html
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Die Historie
Quelle: verändert BDP
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
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