TGF – Innovative Pflanzenzucht

Die Ernährung von fast 8 Milliarden Menschen stellt uns täglich vor neue Herausforderungen. Dürren, Klimawandel oder Schädlinge bedrohen unsere Nahrungsgrundlage – die Pflanzen. Deshalb leisten wir mit TGF (Three Genome Fusion) einen gentechnikfreien, modernen Beitrag zur Beschleunigung der Züchtung von neuen Nutzpflanzensorten, die resistenter und ertragreicher sind.

Um dieses Ziel zu erreichen, nutzen wir einen natürlich vorkommenden Mechanismus, der speziell in Pflanzen Anwendung finden kann: Polyspermie, die Fusion von drei Eltern, durch die eine einzigartige neue Pflanze entsteht.


Polyspermie - der Mechanismus

Polyspermie beschreibt das Verschmelzen von zwei Spermazellen mit einer Eizelle. Dieses Phänomen zeigt sich mit geringer Häufigkeit sowohl bei Tieren als auch bei Pflanzen. Es entsteht ein Nachkomme, der die vollständige genetische Information von drei Eltern, einer Mutter und zwei Vätern, in sich trägt. Tri-parentale (aus drei Eltern entstandene) Pflanzen sind im Gegensatz zu Tieren überlebens- und fortpflanzungsfähig.




Nutzen in der gentechnikfreien Züchtung

Durch Three Genome Fusion verkürzt sich die Zeit zur Kreuzung mehrerer Sorten, da eine Kombination von drei anstatt nur zwei Pflanzen erreicht werden kann. Im Gegensatz zur schrittweisen Kreuzung von jeweils zwei Sorten über mehrere Generationen bleiben alle Eigenschaften der drei Eltern vollständig erhalten.

Zusätzlich bieten tri-parentale Pflanzen einen einzigartigen Startpunkt zur Selektion neuer Sorten und Sorten-Kombinationen, der auf keinem anderen Weg erreicht werden kann. Bis zu 6 Sorten können in einem Ansatz gekreuzt werden, um eine möglichst große Vielfalt an Eigenschaften zu erreichen.

Für die Entwicklung von methodischen Ansätzen zur Three Genome Fusion bieten wir fachliche Unterstützung an, um dieses Verfahren in die züchterische Praxis zu überführen.

Mao, Y., Nakel, T., Erbasol Serbes, I., Tekleyohans, D. G., Joshi, S., Baum, T., Groß-Hardt, R. (2022). "ECS1 and ECS2 regulate polyspermy and suppress the formation of haploid plants by promoting double fertilization." bioRxiv.

Mao, Y., Gabel, A., Nakel, T., Viehöver, P., Baum, T., Tekleyohans, D. G., Vo, D., Grosse, I., Groß-Hardt, R. (2020). "Selective egg cell polyspermy bypasses the triploid block." eLife 9: e52976.

Toda, E., Okamoto, T. (2019). "Polyspermy in angiosperms: Its contribution to polyploid formation and speciation." Molecular Reproduction and Development.

Tekleyohans, D. G., Groß-Hardt, R (2019). "New advances and future directions in plant polyspermy." Molecular Reproduction and Development.

Grossniklaus, U. (2017). "Polyspermy produces tri-parental seeds in maize." Current Biology.

Nakel, T., Tekleyohans, D.G., Mao, Y., Fuchert, G., Vo, D., Groß-Hardt, R. (2017). "Triparental Plants provide direct evidence for polyspermy induced polyploidy." Nature Communications. 8, 1033

Tekleyohans, D.G., Mao, Y., Kägi, C., Stierhof, Y-D., Groß-Hardt, R. (2017). "Polyspermy Barriers: A Plant Perspective." Current Opinion in Plant Biology 35:131-137.

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