CORNUS

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

Bestimmung der genetischen Variabilität und Auswahl interessanter Genotypen einer wirtschaftlich bedeutenden Wildobstart, der Kornelkirsche

Titel (englisch)

Determination of genetic variability and selection of interesting genotypes of an economically important wild fruit species, the cornelian cherry

Abstrakt (deutsch)

Da C. mas eine langlebige Spezies mit einem langen Generationszyklus (> 10 Jahre) ist, sind Zuchtbemühungen sehr zeitaufwendig. Deshalb ist die richtige Auswahl der Eltern von entscheidender Bedeutung.
Die Entscheidungen über die Auswahl der Elternindividuen müssen mit modernen molekularen Technologien untermauert werden, und direkt auf die Gene, die für die Merkmale von Interesse sind, gerichtet sein.
Aus der Perspektive der menschlichen Gesundheit werden die Techniken, ISSRs und Eco-Tilling eingesetzt, um die Individuen mit den besten Eigenschaften zu identifizieren.
Im Pielachtal wurden die ersten Selektionen zunächst nach morphologischen Merkmalen katalogisiert und als potenzielle Kandidaten-Eltern für die Züchtung ausgewählt. Da diese Region auf das benachbarte Traisental erweitert wird, werden zusätzliche Kartierungen von Pflanzen (mittels GPS / GIS) erforderlich. Auch im Traisental werden bereits seit längerem viele Kornelkirschen (Varietäten) angebaut.
Eine zukünftige nachhaltige Produktion von Kornelkirschen erfordert einen, an die örtlichen Gegebenheiten angepassten Genpool, der unter wechselnden Umwelt- und Klimabedingungen sich ändern könnte. So könnte der Druck durch die Krankheitserreger (Pathogendruck) steigen (Maghuly und Laimer 2014).
Das Hauptziel des Projekts ist es, die verfügbare genetischen Vielfalt der Kornelkirschen zu bewerten, und Zuchtstrategien für folgenden spezifischen Fragen zu gesundheitlichen Aspekten zu entwickeln.
Die spezifischen Ziele sind:
• Beurteilung der genetischen Variation nach morphologischen Parametern der Kornelkirsche
(Genotypen aus Europa und West- bzw. Ostasien (Arbeitspaket 1, WP 1)
• Pflanzung einer Sammlung von Kornellkirschen (Cornetum) aus verschiedenen Regionen ihres Verbreitungsgebietes (WP 2)
• Etablierung einer in vitro Sammlung von C. mas Herkünften aus verschiedenen Regionen (WP 2)
• Etablierung einer definierten Methodik (molekulares Toolset), um interessante Elternlinien für künftige Zuchtprogramme mittels ISSR und ECO-Tilling zu identifizieren (WP 3)
• Charakterisierung von C. mas Herkünften im Hinblick auf die gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffe; Erstellung metabolischer Profile ausgewählter Genotypen und Bestimmung der antioxidativen Kapazität (WP 3)
• Klärung der Frage, ob ein Zusammenhang zwischen Fruchtfarbe und gesundheitsbezogenen Bestandteilen besteht (WP 3)
• Identifizierung und Auswahl der wertvollsten Genotypen für die zukünftige Züchtung (WP 1-3)
Dieser Projektvorschlag hat daher folgende langfristigen Ziele:
a) die zukünftige Produktion von Kornelkirschen im Dirndl-Tal sicherzustellen und zu erweitern
b) die Wirtschaftlichkeit der bäuerlichen Betriebe zu stärken indem die Produktpalette erweitert wird.
c) die gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffe bestmöglich zu nutzen.

Abstrakt (englisch)

Consumer interest in health foods has increased market demand for high quality fruits such as the Cornelian cherry. Seed propagation and long term human selection have given rise to a great diversity of trees, so this makes them ideal candidates as parents in breeding programs. Various types of DNA markers have been used to determine DNA diversity in Cornus species. Novel technologies are anticipated to provide a better insight in important breeding characteristics. In this project Eco-Tilling and ISSRs will be applied to determine the genetic variability among 400 accessions of Cornus mas L. from different geographic regions.
The objectives of the project are
1. to collect genetically variable C. mas accessions in the region of the Dirndl-valley and adjacent valleys
2. to establish in situ and ex situ collections (in vivo and in vitro) for the conservation of the most valuable accessions
3. to use EcoTILLING as a reliable cost-effective method to detect SNPs in a large number of C. mas accessions
4. to develop a breeding strategy for the production of novel genotypes adapted to future needs for a sustainable production in the region.
Thorough evaluation of the genetic resources of the native accessions is essential for selecting genotypes for future breeding programs especially those with traits associated with hardiness and disease resistance.

Schlagwörter (deutsch)

Pflanzenbiotechnologie

Projektleitung

Margit Laimer

Forschungseinrichtung

BOKU

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Amt der Niederösterreichischen Landesregierung, Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus, Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Projektnummer

101176

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Da C. mas eine langlebige Spezies mit einem langen Generationszyklus (> 10 Jahre) ist, sind Zuchtbemühungen sehr zeitaufwendig. Deshalb ist die richtige Auswahl der Eltern von entscheidender Bedeutung.
Die Entscheidungen über die Auswahl der Elternindividuen müssen mit modernen molekularen Technologien untermauert werden, und direkt auf die Gene, die für die Merkmale von Interesse sind, gerichtet sein. Als Beispiel
Techniken wie ISSRs und Eco-Tilling werden eingesetzt, um die Individuen mit den besten Eigenschaften aus der Perspektive der menschlichen Gesundheit zu identifizieren.
Im Pielachtal wurden die ersten Selektionen zunächst nach morphologischen Merkmalen katalogisiert und als potenzielle Kandidaten-Eltern für die Züchtung ausgewählt. Da diese Region auf das benachbarte Traisental erweitert wird, werden zusätzliche Kartierungen von Pflanzen (mittels GPS / GIS) erforderlich. Auch im Traisenteal werden bereits seit längerem viele Kornelkirschen (Varietäten) angebaut.
Eine zukünftige nachhaltige Produktion von Kornelkirschen erfordert einen an die örtlichen Gegebenheiten angepassten Genpool, der unter wechselnden Umwelt- und Klimabedingungen sich ändern könnte. So könnte der Druck durch die Krankheitserreger (Pathogendruck) steigen (Maghuly und Laimer 2014).
Das Hauptziel des Projekts ist es, die verfügbare genetischen Vielfalt der Kornelkirschen zu bewerten, und Zuchtstrategien für folgenden spezifischen Fragen zu gesundheitlichen Aspekten zu entwickeln.
Die spezifischen Ziele sind:
• Beurteilung der genetischen Variation nach morphologischen Parametern der Kornelkirsche
(Genotypen aus Europa und West- bzw. Ostasien (Arbeitspaket 1, WP 1)
• Pflanzung einer Sammlung von Kornellkirschen (Cornetum) aus verschiedenen Regionen ihres Verbreitungsgebietes (WP 2)
• Etablierung einer in vitro Sammlung von C. mas Herkünften aus verschiedenen Regionen (WP 2)
• Etablierung einer definierten Methodik (molekulares Toolset), um interessante Elternlinien für künftige Zuchtprogramme mittels ISSR und ECO-Tilling zu identifizieren (WP 3)
• Charakterisierung von C. mas Herkünften im Hinblick auf die gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffe; Erstellung metabolischer Profile ausgewählter Genotypen und Bestimmung der antioxidativen Kapazität (WP 3)
• Klärung der Frage, ob ein Zusammenhang zwischen Fruchtfarbe und gesundheitsbezogenen Bestandteilen besteht (WP 3)
• Identifizierung und Auswahl der wertvollsten Genotypen für die zukünftige Züchtung (WP 1-3)
Dieser Projektvorschlag hat daher folgende langfristigen Ziele:
a) die zukünftige Produktion von Kornelkirschen im Dirndl-Tal sicherzustellen und zu erweitern
b) die Wirtschaftlichkeit der bäuerlichen Betriebe zu stärken indem die Produktpalette erweitert wird.
c) die gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffe bestmöglich zu nutzen.

Praxisrelevanz

Das Pielachtal in Niederösterreich wird auf Grund ihres Vorkommens von Kornelkirschen als Dirndltal touristisch vermarktet (Schramayr 2009). Die Kornellkirsche, auch Dirndl genannt (C. mas L.) ist die Leitart für die gesamte \"Genuss-Region\" in Niederösterreich.
Dieses Projekt soll eine weitere Stärkung der regionalen Entwicklung und des Absatzes der bäuerlichen Produzenten mit sich bringen. Durch die Auffindung und Selektion, genaue Identifizierung von besonders geeigneten Genotypen, die Aufbewahrung in in situ und ex situ Genbanken und den Aufbau eines Zuchtprogrammes soll die künftige Nutzung dieser landschaftsprägenden Pflanze mit ihren vielen Nahrungs- und medizinischen Eigenschaften gesichert werden. Eine Genbank-Erhaltung ist daher ein wesentlicher Bestandteil dieses Vorhabens.
Voraussetzung für den wirtschaftlichen Erfolg der regionalen Betriebe ist die kontinuierliche Verfügbarkeit von Rohmaterial. Dadurch können neue Produkte entwickelt werden, die Voraussetzung für die touristische Erschließung der Region und umliegender Gebiete in zunehmendem Ausmaß darstellen.

Berichte

Abschlussbericht

Im niederösterreichischen Pielachtal werden Kornelkirschen (Cornus mas) seit Jahrhunderten – angeblich seit Maria Theresia – genutzt. Für die bäuerliche Schnaps- und Saftproduktion und die regionale Vermarktung sind die „Dirndl“, wie sie hierzulande genannt werden, bis heute von großer Bedeutung. Doch auch den Dirndln machen die Klimaveränderungen und die damit einhergehenden Trockenperioden zu schaffen. Die bisher als trockentolerant bekannte Kornelkirsche hat plötzlich keinen verwertbaren Ertrag mehr geliefert. „Offensichtlich müssen wir im Jahr 2020 Trockenresistenz neu definieren\". Hauptziel des Projekts war es, die verfügbare genetischen Vielfalt der Kornelkirschen zu bewerten und Zuchtstrategien für Fragen zu deren gesundheitlichen Aspekten zu entwickeln. Denn es ist schon länger bekannt, dass Kornelkirschen eine perfekte Vitamin-C-Quelle sind. Weil die Biodiversität zur Sicherung der Versorgung mit regionalen Lebensmitteln wichtig ist, war zu Beginn eine Auswahl und Kartierungen aller Pflanzen erforderlich“ So wurde für jede der 425 untersuchten Pflanzen ein Pflanzenpass erstellt, in dem die Angaben der Besitzer*innen festgehalten wurden. Das Alter der Pflanzen reichte von gerade einmal 6 – 15 Jahren bis über 100 – 150 Jahre (die Mehrzahl) bis zu jahrhundertealten und sogar tausendjährigen Exemplaren. Von diesen Pflanzen wurden zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Jahresverlauf Knospenproben oder Früchte für weitere Analysen gesammelt. Mikrosatellitenanalysen haben ergeben, dass von allen 425 untersuchten Pflanzen keine zwei gleich sind, und sie somit eindeutig unterschieden werden können. Die Zuchtformen, die zur Kontrolle mitgeführt wurden, konnten klar von den Wildformen unterschieden werden. Somit ist die Auswahl von Züchtungspartnern eindeutig überprüfbar und künftige Stammbäume können erstellt werden. Es hat sich aber auch gezeigt, dass die Farbpalette der Früchte auffallend variabel ist und von Dunkelrot über Rubinrot, Hellrot, Orange bis Gelb reicht. Entsprechend hoch war auch die Schwankungsbreite in den Analysen der Anthocyane (Antioxidantien). Die Analysen der Inhaltsstoffe haben die aus der Literatur bekannte Schwankungsbreite im Zuckergehalt, Vitamingehalt und im Nährstoffgehalt bestätigt. Spannend war das Vorkommen von Iridoiden und phenolischen Verbindungen in der europäischen Kornelkirsche, das im Zusammenhang mit gesundheitsrelevanten Aspekten aus der asiatischen Verwandten, der Cornus officinalis, bekannt war. Dazu zählen unter anderem die antimikrobielle Wirkung zur Behandlung von Entzündungen, die Stimulierung des Blutzirkulation, die Verbesserung der Leberfunktion oder die positive Wirkung bei der Behandlung von Diabetes. Durch Anwendung und Verfeinerung der etablierten Methoden ist es der PBU gelungen, von ausgewählten Pflanzen im Freiland sterile Gewebekulturen anzulegen. Sogar Knospen von Jahrhunderte alten Bäumen wachsen jetzt als Sprosskulturen in vitro weiter. Dieses Pflanzenmaterial kann für Untersuchungen auf virale Pathogene und Phytoplasmen, aber auch zur Züchtung neuer Formen herangezogen werden. Mit dem Dirndl-Projekt wurde ein Fundament gelegt, um die zukünftige Produktion von Kornelkirschen im Pielachtal und der Region sicherzustellen, zu erweitern sowie die Wirtschaftlichkeit der bäuerlichen Betriebe zu stärken, indem die Produktpalette vergrößert wird. Außerdem können die gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffe der Dirndl bestmöglich genutzt werden. Die PBU bemüht sich, intelligente Züchtungsstrategien zu entwickeln, um auch in Zukunft ertragreiche Dirndlpflanzen aufweisen zu können. Diese reichen von der Auswahl der geeignetsten Genotypen zu Anbaumaßnahmen wie Rückschnitt und Bewässerung. Züchterisch sind sowohl eine einheitlichere und verkürzte Reifezeit, eine bessere Kernlöslichkeit, ein erhöhter Fruchtfleischanteil von Bedeutung. Besonders wichtig escheint uns, die Entwicklung von Krankheiten möglichst frühzeitig zu erkennen, um Ausfälle zu vermeiden. Lebensmitteltechnologisch ergibt sich darüber hinaus eine Palette an Produktentwicklungsmöglichkeiten mit einem gewissen Gesundheitsanspruch.

Anhänge

Dateiname

Anhang5_POSTER_Cornus_Pielachtal.pdf

Beschreibung

Bestimmung der genetischen Variabilität und Auswahl interessanter Genotypen einer wirtschaftlich bedeutenden Wildobstart, der Kornelkirsche

Author/innen

Margit Laimer Eduviges Borroto Fernandez

Dateiname

Anhang8_BesseresOBST_Boku-Zuechtungsprojekt_soll_Bestand_an_Kornelkirschen_sicherstellen.pdf

Beschreibung

Bestimmung der genetischen Variabilität und Auswahl interessanter Genotypen einer wirtschaftlich bedeutenden Wildobstart, der Kornelkirsche

Author/innen

Margit Laimer Eduviges Borroto Fernandez

Dateiname

BMLRT_FINALREPORT9.docx

Beschreibung

Endbericht

Author/innen

Margit Laimer Eduviges Borroto Fernandez