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CORNET Project RobustWheat

Changed on: 08.04.2019

Effiziente phänotypische und molekulare Selektionsmethoden zur Verbesserung der Auswuchsresistenz von Winterweizen

Das Hauptziel von "RobustWheat" war die Evaluierung verschiedener Methoden für die Erfassung des Merkmals Auswuchs und die molekulargenetische Identifizierung von Loci (QTL), die an der Ausprägung des Merkmals Auswuchs beteiligt sind. Als Ergebnis sollen Marker für die Selektion fallzahlstabiler und auswuchsresistenter Weizensorten zur Verfügung gestellt werden.
 

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Feldversuch für das Projekt "RobustWheat" am Standort Zwettl-Edelhof
Feldversuch für das Projekt "RobustWheat" am Standort Zwettl-Edelhof
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Am Standort Fuchsenbigl wurden die Populationen ab der Vollreife mit Supernet Sprinklern beregnet
Am Standort Fuchsenbigl wurden die Populationen ab der Vollreife mit Supernet Sprinklern beregnet

Auswuchs zieht eine Herabstufung der Weizenqualität, eingeschränkte Verwertungsmöglichkeiten und finanzielle Verluste beim Landwirt nach sich. Auswuchsresistenz ist ein wünschenswertes, allerdings durch zahlreiche genetische Faktoren und Umweltwirkungen beeinflusstes Sortenmerkmal. Niedrige Fallzahlen gehen mit einer gesteigerten α-Amylase-Aktivität und in der Folge mit dem partiellen Abbau der Stärke zu Zuckern einher.


In den Jahren 2010 und 2011 wurden 124 Sorten und Zuchtlinien von Winterweizen aus Deutschland, Österreich und Großbritannien an drei österreichischen Standorten getestet. Folgende Merkmale wurden analysiert: Dormanz (Keimungsindex), Keimung intakter Ähren in der Feuchtkammer (1-9), sichtbarer Auswuchs am Feld (%) und Fallzahl (s).


Die genannten Merkmale zeigten eine deutliche genotypische Variation. Die Heritabilität (h2) lag mit 0,81 (Keimungsindex KIAL), 0,84 (Auswuchs in der Feuchtkammer), 0,91 (Auswuchsprozente im Freiland) und 0,86 (Fallzahl) durchwegs im hohen Bereich. Hingegen war die intervarietale Beziehung zweier Keimungsindizes zum sichtbaren Auswuchs unter Freilandbedingungen unbefriedigend (r = 0,44** bzw. 0,51**). Auch der künstliche Auswuchs in der Feuchtkammer genügt als alleiniger Selektionsparameter bei der Züchtung auf Auswuchsresistenz nicht (r = 0,56**).
 

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Ähren aus der künstlichen Auswuchsprüfung: links sehr wenig ausgewachsen, rechts sehr stark ausgewachsen
Ähren aus der künstlichen Auswuchsprüfung: links sehr wenig ausgewachsen, rechts sehr stark ausgewachsen

An der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) wurde das Weizensortiment zusätzlich mit verschiedenen molekularen Markersystemen genotypisiert – Single Nucleotide Polymorphism (SNP), Diversity Arrays Technology (DArT), Mikrosatelliten (SSR) und Kandidatengene  – um über eine Assoziationskartierung das Merkmal in seine genetischen Komponenten zu zerlegen. Die Assoziationskartierung unter Verwendung der phänotypischen Daten der Einzelumwelten ermöglichte die Identifizierung von 24 signifikanten (P<0,05) Marker- Merkmalsassoziationen.

Die Mehrheit von 13 Markern war sowohl mit der Fallzahl als auch mit mindestens einem der direkt auf die Keimung abzielenden Merkmale assoziiert. Während acht Marker gleichzeitig mit den Merkmalen Laborauswuchs und Keimungsindex assoziiert waren, ohne signifikant die Fallzahl zu beeinflussen, zeigten drei Genomregionen eine signifikante Assoziation ausschließlich mit der Fallzahl. Die allele Variation des Kandidatengens Vp-1A für Viviparie zeigte eine starke Assoziation (P< 0,01) mit der Variation für den Auswuchs im Feld.


Auswuchsfestigkeit ist ein genetisch sehr komplex vererbtes Merkmal, worauf auch die geringe erklärte phänotypische Varianz der identifizierten Loci hindeutet. Die Ergebnisse legen eine zumindest teilweise unabhängige Vererbung der Auswuchsfestigkeit und der Vorgänge, welche die Mobilisierung der Reservestoffe und folglich die Fallzahlstabilität kontrollieren, nahe. Deshalb sollte neben einem der Tests, die direkt die Keimung ansprechen, immer auch eine Prüfung der Fallzahl durchgeführt werden.

 

  • Forschungsthema: Nachhaltige Pflanzenproduktion, Auswuchsfestigkeit
  • Akronym: RobustWheat
  • Projektnummer: 825860
  • Projektlaufzeit: 7/2010 – 6/2012
  • Projektleitung: GFP
  • Forschungsleiter Deutschland: LfL: Dr. Lorenz Hartl
  • Projektmanagement Österreich: Saatgut Österreich
  • Forschungsleiter Österreich: AGES: DI Michael Oberforster
  • Projektpartner: Saatzucht LFS Edelhof
  • Förderstelle/Forschungsprogramm: FFG / CORNET 8th Call
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