RT Dissertation/Thesis
T1 Genetische Variation für Resistenz gegen Mutterkorn (Claviceps purpurea [Fr.] Tul.) bei selbstinkompatiblen und selbstfertilen Roggenpopulationen
A1 Mirdita,Vilson
WP 2006/04/19
AB Mutterkorn ist eine der bedeutendsten Ährenkrankheiten des Roggens. Der Mutterkornpilz (Claviceps purpurea [Fr.] Tul.) bildet bei Befall zur Blüte anstelle der Körner schwarze Über-dauerungsformen (Sklerotien), die eine Vielzahl von schädlichen Alkaloiden enthalten. In der vorliegenden Arbeit wurde unter angewandt-züchterischer Zielsetzung die genetische Variation zwischen und innerhalb selbstinkompatibler Roggenpopulationen für die Mutterkorn-Resistenz geschätzt. Ferner wurde die Resistenz von CMS-Linien und ihren Testkreuzungen gegen Mutterkorn unter Pollenisolation in mehreren Umwelten ermittelt. 
Zur Ermittlung der genetischen Variation zwischen selbstinkompatiblem Roggen wurden 2002 und 2004 an je zwei Standorten 65 Populationen auf Mutterkorn-Resistenz geprüft (Experiment 1). Darunter waren 13 zugelassene Populationssorten und 52 Genetische Ressourcen. Zur Schätzung der genetischen Variation innerhalb der Populationen (Experiment 2) wurden aus fünf ausgewählten Populationen jeweils 50 Vollgeschwisterfamilien (VGF) erstellt und in vier Umwelten (Jahr-Ort-Kombinationen) geprüft. Um genetische Unterschiede in der Anfälligkeit des Fruchtknotens und Blütenbodens nach Eindringen der Pilzsporen in das Innere der Blüte zu ermitteln, wurde in Experiment 3 ein Sortiment von 64 aktuellen CMS-Linien in den Jahren 2003 und 2004 sowie deren männlich-sterile Testkreuzungen mit drei Testern (= Sätze) im Jahr 2004 unter Pollenisolation angebaut. Alle Experimente wurden mit einem aggressiven Isolategemisch von Claviceps purpurea dreimalig während der Blüte inokuliert. Zur Minderung der Nachbarschaftseffekte wurden die Mikroparzellen schachbrettartig angeordnet und durch Anbau von Weizen voneinander getrennt. Alle Experimente wurden unter Bedingungen des Ökologischen Landbaus durchgeführt. Als Resistenzmerkmal dienten in Experiment 1 und 2 das Verhältnis der befallenen Ähren relativ zur Gesamtzahl der Ähren einer Parzelle und der Mutterkornanteil im Erntegut relativ zum Gesamterntegewicht der Parzelle. Die Pollenschüttung, ein entscheidendes morphologisches Merkmal für die unterschiedliche Anfälligkeit der Roggensorten gegenüber Mutterkorn, wurde durch eine Antherenbonitur auf einer Skala von 1-9 (1 = steril, 9 = vollstäubend) erfasst. Im Experiment 3 wurde das Gewicht der Mutterkörner pro Ähre (MKÄ) erfasst. Da die Inzuchtlinien sich erheblich in der Anzahl der Spindelstufen unterschieden, wurde zusätzlich das Gewicht der Mutterkörner je Spindelstufe (MKS) bestimmt. Für den Mutterkornanteil im Erntegut wurden bei den Roggenpopulationen signifikante genotypische und Genotyp-Umwelt-Interaktionsvarianzen festgestellt. Kein Genotyp war mutterkornfrei. Zwischen den zugelassenen Populationssorten und den Genetischen Ressourcen gab es im Mittel keinen Unterschied. Die genetische Variation innerhalb der Population war für alle fünf Populationen signifikant. Es fanden sich stets einzelne Nachkommen, die resistenter als das Populationsmittel waren. Das Mittel der Ausgangs-populationen unterschied sich kaum vom Mittel der jeweiligen Nachkommenschaft. Dies ist ein Hinweis auf die überwiegend additive Vererbung der Resistenz. Damit konnte erstmals an Züchtungspopulationen gezeigt werden, dass es innerhalb des selbstinkompatiblen Genpools genetisch bedingte Mutterkorn-Resistenz gibt. Aufgrund der gleichmäßig hohen Pollenschüttung sollte diese genotypische Varianz auf überwiegend physiologische Resistenzursachen zurückzuführen sein. Die 64 CMS-Linien zeigten unter Pollenisolation eine signifikante genetische Variation bezüglich der Mutterkorn-Resistenz. Die dazugehörenden Testkreuzungen hatten meist ein höheres Mutterkorngewicht/Ähre als ihre CMS-Linien. Zwischen den drei Testkreuzungsserien ergaben sich deutliche Unterschiede im Resistenzniveau. Dabei zeigten Kreuzungen mit Tester 1 die größte Mutterkornanfälligkeit, während die Kreuzungen mit Tester 2 kaum über dem Mittel der Elternlinien lagen. Alle Materialgruppen hatten eine quantitative Merkmalsverteilung. Für das Mutterkorngewicht/Ähre der Linien ergaben sich schwache bis mäßige Korrelationen zwischen den einzelnen Orten (0,33 ? 0,47). Bei den Testkreuzungen waren die Beziehungen zwischen den Orten noch schwächer. Zwischen den CMS-Linien und ihren Testkreuzungen waren mit Ausnahme von Satz 1 nur schwache Beziehungen für das Mutterkorngewicht/Ähre zu verzeichnen. Der Liniensatz I und die korrespondierenden Kreuzungen mit Tester 1 zeigten an beiden Standorten eine enge Beziehung für MKÄ (rp = 0,65). Die Schätzwerte der fehlerbereinigten Korrelationen lagen bei allen Materialgruppen höher als die der phänotypischen Korrelationen. Die auf den Alkaloidgehalt ihrer Sklerotien untersuchten CMS-Linien zeigten keine genetischen Unterschiede in diesem Merkmal. Die Studie zeigt, dass sowohl bei selbstinkompatiblem Roggen als auch im aktuellen Hybridzuchtmaterial genügend große genetische, quantitativ vererbte Variation für Mutterkorn-Resistenz vorhanden ist. Aufgrund der bedeutenden Genotyp × Umwelt-Interaktion können die Genotypen nur durch Prüfung in mehreren Umwelten eindeutig hinsichtlich ihrer Resistenz beurteilt werden. Eine Selektion auf erhöhte Mutterkornresistenz bei Roggen sollte langfristig erfolgreich sein.
K1 Resistenzzüchtung
K1 Mutterkorn
PP Hohenheim
PB Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
UL http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2006/148