A marker asszisztált szelekció integrálása a fehér csillagfürt ökológiai nemesítésébe Svájcban

A fehérvirágú csillagfürt (Lupinus albus, L.) elhanyagolt növény Svájcban, ahogy Európa más részein is. Ahhoz, hogy ezt az európai hüvelyes növényt a biogazdálkodásban és a fenntartható mezőgazdasági rendszerekben is felhasználhassák, a termesztése során jelentős akadályokat kell leküzdeni. Először is, nagy szükség van olyan fajtákra, amelyek stabilan alacsony alkaloidtartalommal rendelkeznek, meyek a növény által termelt és a magokban felhalmozódó mérgező keserű vegyületek. Másodjára, a Colletotrichum lupini nevű aszkomycétával szemben ellenálló fajták iránti igény kielégítése, amely a nagy betegségnyomású régiókban, mint például Svájcban, akár teljes terméskiesést okozhat. Különösen a biotermesztésben, ahol nem használnak szintetikus gombaölő szereket. Végül, mivel ez a növény mediterrán eredetű, a mérsékelt éghajlatú régiókban a koraiság szintén döntő fontosságú tulajdonság a sikeres termés szempontjából. A FiBL-ben (Svájc) 2014-ben indult el a fehérvirágú csillagfürt nemesítési programja, amely a fent említett tulajdonságokra összpontosít. A FiBL együttműködik a gzpk-val, egy organikus, nonprofit növénynemesítő szervezettel az új fajták közös kifejlesztése érdekében. Minden évben új genetikai erőforrásokat szűrünk, hogy az antraknózis-rezisztenciát, az alacsony alkaloidszintet és a korai érést kombináló szülői egyedeket azonosítsunk. A szegregáló populációkat (amelyeket a keresztbeporzás megakadályozása érdekében hálós alagút védelmében termesztünk) az érdeklődésre számot tartó tulajdonságokra szelektáljuk, mindezt minősített ökológiai szántóföldön. A fejlett nemesítési vonalakat a kereskedelmi fajtákkal összehasonlítva fertőzéses sorokban lévő parcellákban teszteljük. Ezt a megközelítést a közelmúltban kiterjesztettük a molekuláris módszerek bevonásával. Az alacsony alkaloidtartalom és az antraknózis-rezisztencia marker-tulajdonság asszociációit GWAS, Genomic Prediction és Bulked Segregant Analysis segítségével azonosítottuk. PCRalapú molekuláris markereket (KASP) a saját vizsgálatok, a Bajor Állami Mezőgazdasági Kutatóközponttal (LfL) való együttműködés, illetve szakirodalom alapján azonosított asszociációk alapján fejlesztettük ki. Ezeket a markereket 2023-tól ellenőrzött és szántóföldi körülményekből származó fenotípusos adatokkal validáljuk. Több megközelítésű módszert alkalmazunk, mivel az antraknózis-rezisztencia és az lkaloidtermelés egyaránt összetett tulajdonság. Az alacsony alkaloidszintet több lókusz szabályozza, egy fő lókusz, a pauper, amely mutáció ismert, és más, még nem bizonyított allélok. Az antraknózis-rezisztencia poligénes tulajdonság, a markerek fejlesztése még nagyobb kihívás, mint az alacsony alkaloidtartalom esetében. A cél a hagyományos nemesítési módszereket és a molekuláris megközelítést kombináló nemesítési stratégia meghatározása a fehérvirágú csillagfürt kisléptékű ökológiai nemesítési programjunkban. Ezen erőfeszítések révén új fehérvirágú csillagfürt-fajták nemesítésére és e különösen érdekes, de még nem kellően hasznosított szemes hüvelyes termesztésének fellendítésére törekszünk

Development of an Ascochyta blight screening system in vivo and in vitro for the selection of resistant pea (Pisum sativum L.) accessions

The cultivation of pea (Pisum sativum L.) among other leguminous crops has become more and more important in respect to biological nitrogen fixation for sustainable cropping systems and as important plant-based protein source for human nutrition. However, pea production is challenged by many biotic stresses, such as fungal and viral pathogens and insect pests. Among fungal pathogens, Didymella pisi, D. pinodes and D. pinodella contributing to the Ascochyta blight complex are causing severe yield losses in pea production. The disease is stubble-, air-, soil- and seed-borne, hence disease control includes certified seed production and fungicide applications. However, particularly in organic agriculture the latter is not available and disease resistant varieties are needed. In collaboration with an organic pea breeder, we have established a reproducible screening system for selection of resistant pea lines using artificial inoculation. Main achievements are the isolation and identification of Didymella strains which contribute most to Ascochyta blight under local conditions, and differential scoring scales of pea leaf or tendril symptoms caused by the different Didymella species used for inoculation. This screening system is fundamental for phenotypic selection of resistant breeding lines independent of the disease pressure in the field. Moreover, it can be employed for identification of resistance genes using genome-wide association studies or genomic prediction approaches

Development of a quantitative Pea Necrotic Yellow Dwarf Virus (PNYDV) screening system for the selection of resistant pea (Pisum sativum L.) accessions

Pea (Pisum sativum L.) is a widely grown grain legume in temperate regions and contributes largely to protein rich food and feed and biological nitrogen fixation in the crop rotation. However, many biotic stresses, such as fungal and viral pathogens and insect pests are crucial constraints of successful pea production. Pea necrotic yellow dwarf virus (PNYDV), an obligate aphid transmitted nanovirus, emerged in Central Europe only recently during the last 10-15 years. In contrast to other viral diseases of pea, PNYDV leads to substantial yield reduction or even complete loss in highly epidemic years. Control of this virus is challenging particularly in organic agriculture, where insecticidal treatment against the aphid vector is very limited or not allowed. The selection and breeding of resistant pea varieties is therefore the most promising approach. We have established a screening system for the selection of resistant lines by employing a newly developed qPCR assay for the differential assessment of the virus load between pea accessions upon inoculation with aphids carrying PNYDV. This quantitative assessment will allow the identification of breeding lines able to limit or suppress the virus multiplication. Breeding lines will be selected based on qPCR assay and validated in the field. This novel screening approach can be translated to other obligate aphid transmitted virus in different crops and become an important selection tool for breeding and genomic analysis

Development of a quantitative Pea Necrotic Yellow Dwarf Virus (PNYDV) screening system for the selection of resistant pea (Pisum sativum L.) accessions

Pea (Pisum sativum L.) is a widely grown grain legume in temperate regions and contributes largely to protein rich food and feed and biological nitrogen fixation in the crop rotation. However, many biotic stresses, such as fungal and viral pathogens and insect pests are crucial constraints of successful pea production. Pea necrotic yellow dwarf virus (PNYDV), an obligate aphid transmitted nanovirus, emerged in Central Europe only recently during the last 10-15 years. In contrast to other viral diseases of pea, PNYDV leads to substantial yield reduction or even complete loss in highly epidemic years. Control of this virus is challenging particularly in organic agriculture, where insecticidal treatment against the aphid vector is very limited or not allowed. The selection and breeding of resistant pea varieties is therefore the most promising approach. We have established a screening system for the selection of resistant lines by employing a newly developed qPCR assay for the differential assessment of the virus load between pea accessions upon inoculation with aphids carrying PNYDV. This quantitative assessment will allow the identification of breeding lines able to limit or suppress the virus multiplication. Breeding lines will be selected based on qPCR assay and validated in the field. This novel screening approach can be translated to other obligate aphid transmitted virus in different crops and become an important selection tool for breeding and genomic analysis

Pathogenetics of alveolar capillary dysplasia with misalignment of pulmonary veins.

Alveolar capillary dysplasia with misalignment of pulmonary veins (ACDMPV) is a lethal lung developmental disorder caused by heterozygous point mutations or genomic deletion copy-number variants (CNVs) of FOXF1 or its upstream enhancer involving fetal lung-expressed long noncoding RNA genes LINC01081 and LINC01082. Using custom-designed array comparative genomic hybridization, Sanger sequencing, whole exome sequencing (WES), and bioinformatic analyses, we studied 22 new unrelated families (20 postnatal and two prenatal) with clinically diagnosed ACDMPV. We describe novel deletion CNVs at the FOXF1 locus in 13 unrelated ACDMPV patients. Together with the previously reported cases, all 31 genomic deletions in 16q24.1, pathogenic for ACDMPV, for which parental origin was determined, arose de novo with 30 of them occurring on the maternally inherited chromosome 16, strongly implicating genomic imprinting of the FOXF1 locus in human lungs. Surprisingly, we have also identified four ACDMPV families with the pathogenic variants in the FOXF1 locus that arose on paternal chromosome 16. Interestingly, a combination of the severe cardiac defects, including hypoplastic left heart, and single umbilical artery were observed only in children with deletion CNVs involving FOXF1 and its upstream enhancer. Our data demonstrate that genomic imprinting at 16q24.1 plays an important role in variable ACDMPV manifestation likely through long-range regulation of FOXF1 expression, and may be also responsible for key phenotypic features of maternal uniparental disomy 16. Moreover, in one family, WES revealed a de novo missense variant in ESRP1, potentially implicating FGF signaling in the etiology of ACDMPV

Software for the frontiers of quantum chemistry:An overview of developments in the Q-Chem 5 package

This article summarizes technical advances contained in the fifth major release of the Q-Chem quantum chemistry program package, covering developments since 2015. A comprehensive library of exchange–correlation functionals, along with a suite of correlated many-body methods, continues to be a hallmark of the Q-Chem software. The many-body methods include novel variants of both coupled-cluster and configuration-interaction approaches along with methods based on the algebraic diagrammatic construction and variational reduced density-matrix methods. Methods highlighted in Q-Chem 5 include a suite of tools for modeling core-level spectroscopy, methods for describing metastable resonances, methods for computing vibronic spectra, the nuclear–electronic orbital method, and several different energy decomposition analysis techniques. High-performance capabilities including multithreaded parallelism and support for calculations on graphics processing units are described. Q-Chem boasts a community of well over 100 active academic developers, and the continuing evolution of the software is supported by an “open teamware” model and an increasingly modular design

Abschlussbericht Knospe-Ackerbaubeiträge

Abschlussbericht Knospe-Ackerbaubeiträge für das Projekt "Sortenprüfung und Anbauoptimierung der Weissen und Blauen (Schmalblättrigen) Lupine"

Verbesserte Resistenz, aber erhöhter Alkaloidgehalt bei Weissen Lupinen

Zwei neue Sorten, die weniger anfällig auf die Pilzkrankheit Anthraknose sind, weisen einen erhöhten Alkaloidgehalt auf. Ein neues Projekt zur Alkaloidüberwachung beginnt 2024

Resistenza migliorata ma elevato tenore di alcaloidi nel lupino bianco

Due nuove varietà più tolleranti alla malattia fungina antracnosi presentano un elevato tenore di alcaloidi. Nel 2024 inizia un nuovo progetto di monitoraggio degli alcaloidi

Weisse Lupinen und Alkaloide – ein neues Projekt sucht Anbauende

Zwei neue Sorten, die weniger anfällig auf die Pilzkrankheit Anthraknose sind, weisen einen erhöhten Alkaloidgehalt auf. Ein neues Projekt zur Alkaloidüberwachung beginnt 2024