Etablierung eines 100%igen Selektionsmarkers für Vicin-Armut in der Ackerbohne (original) (raw)

{Project} SeMaVici:Etablierung eines 100%igen Selektionsmarkers für Vicin-Armut in der Ackerbohne. [Establishment of a 100% selection marker for low vicine content in faba bean.] Runs 2022 - 2023. Project Leader(s): Höfer, Dr. Michael, RLP AgroScience GmbH, D-Neustadt an der Weinstraße .

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Summary in the original language of the document

Die strukturell verwandten Pyrimidin-Glykoside Vicin und Convicin (V/C) sind zwei unerwünschte antinutritive Inhaltsstoffe in Samen der Ackerbohne (Vicia faba L.).
V/C-arme Sorten mit deutlich reduziertem V/C-Gehalt- sind für die Landwirtschaft und als Tierfutter bei Nichtwiederkäuern besonders attraktiv. Weder spektroskopische Methoden zur phänotypische Auslese auf V/C-Armut noch die verfügbaren molekulargenetischen SNP-Marker gewährleisten eine absolut verlässliche züchterische Auslese. Für die Ackerbohnen-Züchtung ist ein 100%iger Marker sehr wünschenswert, um vermeintlich V/C-arme, d.h. falsch positiv-selektierte Kreuzungspartner bzw. Nachkommen in der Züchtung und Saatgutproduktion vollständig ausschließen zu können. Ziel des Projektes ist daher, einen sehr sicheren Nachweis der monogen bedingten V/C-Armut zu entwickeln. Neue molekulargenetische Arbeiten belegen, dass eine einzige Insertionsmutation innerhalb des VC1-Gens die V/C-Armut in der Ackerbohne verursacht. Diese Mutation kann als direkter Marker mit einer 100% genetischen Koppelungsrate dienen. Ausgehend davon soll ein molekularer Assay für das Erbgut, d.h. die genomische DNA entwickelt werden. Dazu wird zuerst eine Genotypisierung im Sequenzbereich um die Mutationsstelle herum anhand einer repräsentativen Sammlung züchtungsrelevanter Ackerbohnen durchgeführt. Die darüber definierten konservierten Bereiche sind Ausgangspunkt für die schrittweise Entwicklung von PCR- und Pyrosequenzierungs-basierten Nachweisen dieser Mutation. Die Nachweismethoden werden auf ihre Spezifität, Sensitivität und Stabilität hin getestet und optimiert werden. Nach einer ausführlichen Validierungsphase an aktuellen Material aus Züchtung und landwirtschaftlicher Produktion sollen standardisierte Labor-Protokolle für qPCR- und/oder Sequenzierungsanalytik vorgelegt werden, die dann in der Praxis und Forschung in Deutschland angewendet werden können.

Summary translation

The structurally related pyrimidine glycosides vicine and convicine (VC) are two undesirable anti-nutritional compounds in seeds of faba bean (Vicia faba L.). Low-VC varieties with significantly reduced VC-content are particularly attractive for agriculture and as feed for non-ruminants. Neither spectroscopic methods used for phenotypic selection for low VC-content nor the available molecular SNP markers guarantee an absolutely reliable breeding selection. For faba bean breeders, a 100% marker is highly desirable to completely exclude alleged VC-poor, i.e. false positive-selected crossing partners or progeny in breeding and seed production. Therefore, the aim of the project is to develop a very reliable detection method of monogenic low VC-content. Recent research results demonstrates that a single insertional mutation within the VC1 gene induces VC poverty in faba bean. This mutation can serve as a direct marker with a 100% genetic linkage rate. Based on this, molecular detection assays at the level of genomic DNA, will be developed. For this purpose, genotyping in the sequence region around the mutation site will first be performed using a representative collection of breeding-relevant faba beans. The conserved regions defined above which flank the insertions site will be the starting point for the stepwise development of PCR- and Pyrosequencing-based detection assays of this particular mutation. The detection methods will be tested and optimized for their specificity, sensitivity and robustness. After an extensive validation phase on actual material from breeding and agricultural production, standardized laboratory protocols for PCR- and/or Pyrosequencing-based detection assays will be presented, which can then be applied in practical breeding and faba bean research in Germany for a robust selection of low VC-content faba beans.

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