Nutzpflanzen der Zukunft

eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)

Die globale Ernährungssicherung im Kontext des Klimawandels gehört zu den zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Neben einem steigenden Bedarf an hochwertigen Lebensmitteln gilt es, einer steigenden Nachfrage nach nachwachsenden Rohstoffen und biobasierten Ressourcen im Gesamtkontext landwirtschaftlicher Produktion Rechnung zu tragen. Eine innovative, hochmoderne Pflanzenzüchtungsforschung kann einen entscheidenden Beitrag dazu leisten, geeignete biobasierte Ressourcen für die unterschiedlichen Bedarfsfelder zu erzeugen. Eine zeitgemäße Pflanzenzüchtung adressiert hierbei verschiedene Ziele. Neben anderen sind dies die Erhöhung des Leistungspotenzials der Kulturpflanzen, die Stabilisierung der Erträge, die Einbringung verbesserter Resistenzen gegenüber Pathogenen sowie eine erhöhte Toleranz/Resilienz, z. B. gegenüber Hitze, Trockenheit, Kälte und Versalzung. Darüber hinaus gilt es, lokal angepasste Formen und Varietäten im Kontext der Biodiversität zu erhalten und gleichzeitig das Kulturpflanzenspektrum zu erweitern.

Wer wird gefördert?

Antragsberechtigt sind Hochschulen und außerhochschulische Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen sowie Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft in der Europäischen Union, insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Sofern die Zuwendung nicht als Beihilfe zu qualifizieren ist, muss der Zuwendungsempfänger seinen Sitz in Deutschland haben. Sofern die Zuwendung als Beihilfe zu qualifizieren ist, kann verlangt werden, dass der Zuwendungsempfänger zum Zeitpunkt der Auszahlung der Zuwendung eine Betriebsstätte oder Niederlassung in Deutschland hat.

Die Definition der Europäischen Union für KMU ist unter http://ec.europa.eu/growth/smes/business-friendly-environment/sme-definition/index_en.htm einzusehen.

Forschungseinrichtungen, die von Bund und/oder Ländern grundfinanziert werden, kann neben ihrer institutionellen Förderung nur unter bestimmten Voraussetzungen eine Projektförderung für ihre zusätzlichen projektbedingten Ausgaben beziehungsweise Kosten bewilligt werden.

Was wird gefördert?

Für eine breit aufgestellte Anwendung der molekularen Präzisionszüchtung in Nutzpflanzen soll das CRISPR/Cas-Verfahren weiter optimiert bzw. erweitert werden, um bisher molekulargenetisch schwer zugängliche Nutzpflanzen zu erschließen und um die Aufklärung der Funktion bisher wenig verstandener Gene als auch deren Wechselwirkungen in regulatorischen Netzwerken entscheidend voranzutreiben. Ziel der technologisch ausgerichteten Forschungen sollte es sein, die Sequenzerkennung am Zielort weiter zu erhöhen, das Ersetzen von Allelen und die Optimierung der Genexpression zu ermöglichen und das Auftreten etwaiger Off target-Effekte stetig zu minimieren. Für eine zusätzliche Effizienzsteigerung des CRISPR/Cas-Verfahrens sind spürbare methodische Verbesserungen auf den Gebieten der Transfertechniken von RNA, Proteinen, RNA-Protein-Komplexen etc. in Pflanzenzellen und der sich hieran anschließenden Pflanzenregeneration dringend erforderlich. Anzustreben sind ferner signifikante methodische Fortschritte bei der parallelen genetischen Veränderung verschiedener Zielorte und Gene bzw. von Aktivitäten im Nutzpflanzengenom (Stichwort: Multiplexing).

Im Fokus der Förderung werden methodisch-explorative Ansätze stehen, die die genannten Forschungsschwerpunkte möglichst kombinieren, auf die transgene Einbringung von Erbgut verzichten und eine Anwendungsperspektive im Hinblick auf agronomisch bedeutsame Produktivitätsmerkmale (Ertrag, Ertragsstabilität, Krankheitsresistenz, Ressourcennutzungseffizienz, Qualität) bieten.

Als denkbare Themenfelder zur Realisierung o. g. Forschungsziele sind beispielhaft und nicht abschließend genannt

I) Neuartige Werkzeuge für eine Anwendung in der molekularen Nutzpflanzenzüchtung

  • Entwicklung innovativer Nukleasen (Genscheren); bspw. Einbindung von Enzymen, die beim Schneiden DNA-Überhänge (sticky ends) produzieren;
  • Entwicklung neuartiger Cas-Proteine (Lotsen); bspw. Erweiterung des Spektrums an Cas-Proteinen über orthologe, nahe miteinander verwandte und auf eine Ursprungsform zurückgehende Proteine;
  • Entwicklung von Multiplexing-Verfahren; bspw. parallele Adressierung von Zielgenen, Transkriptions- und Gen-Regulatoren als auch von DNA-modifizierenden Enzymen;
  • Entwicklung von Einzelzell-Techniken; bspw. Hochdurchsatzanalysen und Automatisierung von kombinatorischen (Multiplexing-) Ansätzen;
  • Entwicklung von Epigenome Editing-Verfahren; bspw. Nutzung des CRISPR/Cas-Systems als direkter (Ein- und Aus-)Schalter agronomisch relevanter Gene.

II) Innovative Transfertechniken von RNA, Proteinen, RNA-Protein-Komplexen etc. in Pflanzenzellen

  • Entwicklung von Verfahren, aus denen möglichst leicht Pflanzen regeneriert werden können (Ansatzpunkte sind bspw. Mikroinjektion, biolistischer Transfer, Elektroporation von Geweben);
  • Entwicklung von Methoden, die möglichst Genotypen-unabhängig funktionieren und nicht auf einzelne Varietäten einer Art beschränkt sind;
  • De novo-Entwicklung neuartiger Transfersysteme, auch mit Hilfe der Synthetischen Biologie;
  • Implementierung alternativer Transformationsorganismen.

III)    Generierung zukunftsweisender Verfahren zur Pflanzenregeneration

  • Entwicklung von vereinfachten Protokollen, die flächendeckend in Laboratorien einsetzbar sind;
  • Signifikante Vereinfachung und Optimierung von etablierten Pflanzenkulturmethoden für messbar erhöhte Effizienz und deutlich minimierten Zeitaufwand;
  • Entwicklung von Gewebekultur-freien Verfahren in Richtung Automatisierung;
  • Entwicklung von stabiler Zielgenexpression in diversen Umwelten und unter verschiedensten biotischen und abiotischen Stressbedingungen.

Wie wird gefördert?

Das Antragsverfahren ist zweistufig angelegt.

Projektskizzen sind schriftlich und mithilfe des elektronischen Formular-Systems für Anträge und Angebote easy-Online vorzulegen. Bei Kleinstverbünden ist es die Aufgabe des Koordinators, die mit dem Projektpartner abgestimmte Projektskizze einzureichen. Einreichungsfrist zur Vorlage von Projektskizzen ist der 27. Juni 2017.

Die eingegangenen Projektskizzen werden unter Beteiligung externer Gutachter/-innen nach folgenden Kriterien bewertet:

  • Bezug und Beitrag des Projektvorschlags zur Erreichung der förderpolitischen Ziele der Bekanntmachung;
  • Wissenschaftlich-technische Qualität des Vorhabens (z. B. Aktualität, Originalität, Innovationsgrad, Wertigkeit von Technologienentwicklungen, Güte des gewählten Proof of Concept-Ansatzes);
  • Leistungsfähigkeit der Projektbeteiligten (im Hinblick auf Ideen- und Umsetzungspotenzial, Infrastruktur, nationale und internationale Wettbewerbsfähigkeit, wissenschaftliche Exzellenz);
  • Im Fall von Kleinstverbünden: Umfang, Intensität und Qualität der geplanten Zusammenarbeit und Beurteilung des Wertzuwachses (Added value) durch die Kooperation – auch im Hinblick auf angestrebte Synergieeffekte;
  • Durchführbarkeit des Projekts (Angemessenheit der Methoden, des Meilensteinplans, der formulierten Abbruchkriterien, des Zeitaufwands, sowie der vorgesehenen Ressourcen);
  • Nachvollziehbarkeit der Arbeitsplanung (Verknüpfung der Arbeitspakete mit kalkulierten Personal- und Sachressourcen);
  • Aussagefähigkeit des Verwertungskonzepts (wissenschaftlich, technisch, wirtschaftlich) und Bewertung des Anwendungspotenzials der zu erwartenden Ergebnisse;
  • Plausibilität und Angemessenheit der Finanzplanung (Zuwendungsfähigkeit der beantragten Mittel, Notwendigkeit der Zuwendung).

Auf der Grundlage der Bewertung und der Empfehlungen externer Gutachter/-innen werden die für eine Förderung geeigneten Projektvorschläge vom BMBF ausgewählt. Das Auswahlergebnis wird den Interessenten schriftlich mitgeteilt.

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