Chromosomenverdopplung

Die Suche nach Methoden der nachhaltigen Produktion von Nahrungsmitteln hängt zu einem grossen Teil von der Fähigkeit des Menschen ab, kontinuierlich die genetische Zusammensetzung von Nutzpflanzen zu verbessern. Inzuchtlinien und Hybride von landwirtschaftlichen Arten werden dazu in großer Zahl verwendet, gerade auch bei den wichtigsten Nutzpflanzen. Die Produktion von doppelhaploiden Pflanzen stellt eine Abkürzung dar, um 100% homozygotes Material innerhalb einer Generation zu bekommen. Haploid heisst eine Pflanze, die den gametischen Chromosomensatz der Art in seiner sporophytischen Phase besitzt. Die Chromosomenzahl einer haploiden Pflanze verdoppelt sich entweder spontan oder kann durch eine chemische Behandlung verdoppelt werden. Die meisten dieser Chemikalien zielen auf die Mikrotubuli, die für die Segregation der Chromatiden in der Mitose gebraucht werden. Die erhaltene Pflanze ist eine doppelhaploide Pflanze, die an allen Loci homozygot ist. Somit ist der wesentlichste Vorteil von doppelhaploiden Pflanzen in der Pflanzenzüchtung die unmittelbare Erreichung kompletter Homozygotie in einer Generation. Haploide können durch verschiedene Methoden gewonnen werden, aber einer der am stärksten limitierenden Faktoren in der Verwendung der Doppelhaploidentechnologie ist die Schwierigkeit, die Chromosomenzahl der erhaltenen Haploiden zu verdoppeln. Unglücklicherweise sind die derzeit verwendeten Substanzen wie Colchicin oder Oryzalin sehr giftig, nicht nur für die Pflanzen und die Menschen, die mit ihnen arbeiten, sondern sie sind auch aufgrund ihres Einsatzes als Herbizide potentiell gefährlich für die Umwelt (Oryzalin). Deshalb wären neue, weniger giftige und effizientere Chromosomenverdopplungstechnologien äusserst wichtig in der praktischen Anwendung von Doppelhaploiden, besonders wenn eine grosse Zahl an Pflanzen routinemässig behandelt werden muss. Daraus ergibt sich das Hauptziel dieses Projektantrags: neue antimitotische Substanzen zu testen, die eine bessere Bindung an Tubulin, den Monomeren der Mikrotubuli, aufweisen, um eine effiziente Methode der Chromosomenverdoppelung und Doppelhaploidenproduktion für die Pflanzenzüchtung entwickeln zu können. Die spezifischen Ziele des Projekts sind: - neue antimitotische Substanzen zu charakterisieren, die eine hohe Anti-tubulin- und Chromosomenverdopplungsaktivität besitzen; - eine effiziente, reproduzierbare, leicht anzuwendende Technologie der Doppelhaploidenproduktion in zwei wichtigen Nutzpflanze zu entwickeln, d.h. Weizen und Raps.