Verbesserung der Ertragsstabilität bei Winterweizensorten

Verbesserung der Ertragsstabilität bei Winterweizensorten
unter Umweltstressbedingungen
Zusammenfassung
Im Rahmen des Projektes WHEAT STRESS sollte die genetische Variation hinsichtlich
abiotischer Stresstoleranz in europäischem Winterweizen-Zuchtmaterial untersucht
werden. Forschungsziele waren die Identifizierung trockenstresstoleranter Genotypen,
das Bestimmen wichtiger Eigenschaften von trocken- und hitzetoleranten Pflanzen, die
Entwicklung bzw. Identifizierung von Screening-Techniken für die großflächige Anwendung
im Zuchtgarten sowie die Entwicklung molekularer Marker für die markergestützte Selektion.
Obwohl das Projekt mit 28 geplanten Versuchen in unterschiedlichsten Regionen
vergleichsweise gute Aussichten auf das Auftreten von Trockenstress hatte, waren die
Wetterbedingungen in den beiden Jahren nicht wie erhofft. 2010 war eines der nassesten
Jahre seit Jahrzehnten, es gab nur 2 Standorte, an denen Trockenstress auftrat. Das
Jahr 2011 war günstiger, aber hier trat der Trockenstress an den 10 Standorten in
unterschiedlichen Stärken und zu unterschiedlichen Entwicklungsstadien des Weizens auf.
Eine Analyse der Ertrages über die 10 trockenen Standorte ergab, dass im Mittel die Sorten
in der Rangfolge Hyland, JB Asano, Midas, Brilliant und Hybred die fünf ertragreichsten
waren. Dieses Ergebnis deckt sich zu 100% mit dem Gesamtmittel über alle 29 Standorte,
jedoch mit einer geringfügigen Änderung der Rangfolge. Damit sind die beiden Hybridsorten
Hybred und Hyland sowie JB Asano im Mittel die ertragsstabilsten des Sortiments.
Länderspezifisch gab es jedoch Unterschiede, es gehörten immer auch »eigene«, vor
Ort und an Bodenverhältnisse angepasste, gezüchtete Sorten zu den Besten. Jedoch
wurde auch deutlich, dass vor allem Stabilitätspotenzial in »fremden« Sorten vorhanden ist,
welches ausgenutzt werden sollte.
Unter Trockenstress zeigten im Mittel die Sorten in der Rangfolge Tacitus, Hybred, Premio,
JB Asano und GK Feny den höchsten Chlorophyllgehalt zum selben Boniturtermin. Es
wurde festgestellt, dass die ertragsmäßig besten und stabilsten des Sortiments unter
trockenen Bedingungen einen deutlich höheren Chlorophyllgehalt aufweisen als die anderen
Sorten. Obwohl die Sorten Komarom, Element, Exklusiv und GK Bekes, die sich durch
einen geringen Chlorophyllgehalt auszeichnen und unter Trockenstress geringe Erträge
bringen, weist ein hoher Chlorophyllgehalt nicht zwangsläufig auf hohes Ertragspotential
hin. Es konnte auch gezeigt werden, dass der höhere Chlorophyllgehalt bestimmter
Sorten nicht immer die Folge späteren Ährenschiebens ist. Sowohl in Gewächshaus- als
auch in zahlreichen Feldversuchen wurden ohne Ausnahme sehr hohe Korrelationen
BDP > GFPi > Abteilungen/Projekte > Abteilung Getreide > EU Projekt: Cornet-WheatStress > Project results
http://www.bdp-online.de/de/GFPi/Abteilungen_Projekte/Abteilung_Getreide/EU_Projekt__Cornet-WheatStress/
Project_results/
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zwischen Fahnenblattseneszenz (FBS) und Chlorophyllgehalt festgestellt, was eine
Gleichwertigkeit der Methoden impliziert. Die Korrelation von Ertrag und FBS und von Ertrag
und Chlorophyllgehalt war stets sehr hoch. Das heißt, wenn eine echte Beziehung zwischen
Ertragspotential und dem Chlorophyllgehalt vorliegt, können auch hier beide Methoden als
gleichwertig eingeschätzt werden.
Die Dauer der Kornfüllphase reduzierte sich bei den verschiedenen Genotypen unter
Trockenstress um 2.5 bis 7 Tage. Dabei waren die Sorten Hybred, Robigus und JB Asano,
welche zu den 5 ertragreichsten und ertragsstabilsten gehören, am wenigsten von einer
Verkürzung der Kornfüllphase betroffen. Aber auch Brilliant, der zu den besten 30% der
untersuchten Sorten gehört, profitiert von einer längeren Kornfüllphase unter Trockenstress.
Drei Screeningtechniken wurden in den Feld- und Gewächshausversuchen verwendet
und anschließend analysiert. Fasst man die Ergebnisse der Messungen physiologischer
Parameter zusammen, waren die verwendeten Geräte zur Bestimmung der stomatären
Leitfähigkeit und des osmotischen Potentials im Fahnenblatt in den Gewächshaus- und
Feldversuchen nicht geeignet. Die Messung des Chlorophyllgehaltes in Fahnenblättern
war über alle Versuche gut reproduzierbar, wenig aufwendig und kostengünstig. Sie stellt
eine echte Alternative zur Bonitur der FBS dar und kann leicht im Zuchtgarten angewendet
werden.
Die Identifizierung bzw. Entwicklung molekularer Marker für die markergestützte Selektion
auf bestimmte Merkmale basiert auf den Ergebnissen einer Marker-Merkmals-Assoziation.
Diese war zu Projektende noch nicht abgeschlossen, die Ergebnisse werden jedoch auf der
GFP-Tagung 2012 präsentiert werden.
Mithilfe einer DH-Population konnten QTLs für die Merkmale Tausendkorngewicht, FBS
und Chlorophyllgehalt unter Trockenstress identifiziert werden. Ein weiterer QTL für die
Zeitspanne zwischen Ährenschieben und physiologischer Gelbreife sowie QTLs für die
o.g. Merkmale wurden für die normal-bewässerte Variante detektiert. Ein QTL für FBS
wurde auf Chromosom 7AS identifiziert und ist mit dem Kandidaten-Gen 6-SFT assoziiert,
welches in unserer Population kartiert werden konnte. Die Chromosom 7A-spezifische
Sequenz von 6-SFT mit einer Größe von max. 3216 bp konnte in allen 25 Sorten erfolgreich
amplifiziert werden. Dabei wurden drei unterschiedliche Allele identifiziert, die sich aus
den 129 identifizierten SNPs und 23 Indels ableiten ließen. Eine weitere Kopie von 6-SFT
konnte auf Chromosom 7D identifiziert werden. Aufgrund weiterer, bekannter QTLs für
Chlorophyllgehalt und osmotische Anpassung auf Chromosom 7AS wird dieses als ein
potentieller Kandidat für einen wirklichen Trockenstress-QTL gesehen, was in zukünftigen
Arbeiten bestätigt werden muss.
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Der ausführliche Gesamtbericht kann über die GFP-Geschäftsstelle bezogen werden:
gfp(at)bdp-online.de
Förderhinweis:
Das IGF-Vorhaben 18 EN der Forschungsvereinigung GFP e.V. wurde über die AiF im
Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und
-entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines
Beschlusses des deutschen Bundestages gefördert.
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