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Einsatz von Doppelhaploiden in Kreuzungen zwischen primären und sekundären Triticale

Aus Weizen (T. aestivum, T. durum) und Roggen synthetisierte primäre Triticale können zur Erweiterung der genetischen Basis eines Zuchtprogrammes mit sekundären Triticale genutzt werden. Jede Kreuzung zwischen Triticale kann zu cytologischen Störungen in den Nachkommen und somit zu stark verminderter Leistung führen. Solche Störungen sind besonders gravierend in Kreuzungen zwischen primären und sekundären Triticale sowie zwischen Eltern unterschiedlicher Ploidiestufen. Ziel der Untersuchung ist es der Frage nachzugehen, mit welcher Zuchtstrategie primäre Triticale für die Erweiterung der genetischen Basis genutzt werden können. Dazu werden die Zuchtstrategien Linienentwicklung nach der Einkornramschmethode (=Single Seed Descent) und der Einsatz von Doppelhaploiden (DH) miteinander verglichen. Aus reziproken Kreuzungen sekundärer Triticale untereinander sowie mit oktoploiden und hexaploiden primären Triticale wurden zum einen DH-Linien erstellt, zum anderen erfolgte die Weiterführung der spaltenden Generationen nach der SSD-Methode über fortgesetzte Selbstung. In mehrortigen Leistungsprüfungen sollen DHs und SSDs bezüglich ihrer Leistung verglichen werden.

Molekulare Systematik und Biogeographie ausgewählter Copepodenarten im Südpolarmeer

Im Rahmen dieses Projektes sollen die Verwandtschaftsbeziehungen ausgewählter Copepodenarten auf Populations- bzw. Artebene zwischen verschiedenen Gebieten des atlantischen Sektors des Südpolarmeeres (Küstenstrom (Weddell-, Lazarevmeer), Antarktischer Zirkumpolarstrom) u.a. mit molekulargenetischen Methoden untersucht werden. Damit werden neue Erkenntnisse über die ökologische Abgrenzung, Biogeographie, Phylogenie und Evolution pelagischer Copepoden erwartet.Da bei der Identifikation und Charakterisierung zahlreicher pelagischer Copepodenarten die Anwendung morphologischer Methoden nicht zu befriedigenden Ergebnissen führte, sollen in diesem Projekt maßgeblich molekularbiologische Methoden zum Einsatz kommen. Sollten die molekularbiologischen Daten deutliche genetische Distanzen der untersuchten Populationen aufzeigen, so wird davon auszugehen sein, dass Geschwisterarten bzw. supraspezifische Taxa (Gattungen, Familien) vorliegen. Molekularbiologischen Hinweisen soll als zweiter Schritt durch genauere morphologische Untersuchungen (Adult-/Postembryonalstadien, Karyologie) sowie durch Kreuzungsexperimente nachgegangen werden.

Quantitativ-genetische Untersuchungen zur Selektionsmethodik und zu Zuechtungsverfahren in der Resistenzzuechtung bei Getreide

Selektions- und zuchtmethodische Erfassung von quantitativen Resistenzunterschieden bei Getreide, insbesondere von Spelzenbraeune (Septoria nodorum Berk.) bei Weizen, Nematodenbefall (Heterodera arenal) bei Weizen und Roggen-Inzuchtlinien durch: 1. Erzeugung einer ausreichenden Variation durch Kreuzung und Auslese. 2. Erstellung einer geeigneten Selektionsmethode zur Bestimmung von Resistenzart und -grad. 3. Phaenotypische Analyse von Infektions- und Befallsverlauf. 4. Genotypische Analyse mit Bestimmung der Varianzanteile von Genotyp und Umwelt. 5. Zuchtmethodische Analyse der Selektionsprozesse und Ermittlung geeigneter Selektionsparameter. 6. Oekovalenzanalyse zur Erfassung der Stabilitaet von Genotypen unter verschiedenen Umweltbedingungen.

Uebertragung von Genen fuer Krankheitsresistenz aus verwandten Arten in den Weizen (Triticum aestivum L.) B. Herstellung neuer Weizenlinien mit Resistenzmerkmalen aus Secale-Arten

Zuechtung resistenter Weizenlinien aus Gattungskreuzungen Triticum x Secale. Herstellung fertiler Bastarde mit Hilfe der Colchicinbehandlung. Rueckkreuzung der Bastarde (Triticale) mit dem Weizenelter. Auslese von Weizenlinien mit einzelnen addierten Fremdchromosomen (Additionslinien). Kreuzung der Additionen mit Weizenlinien, denen definierte Chromosomen fehlen (monosome Linien). Identifizierung von Weizen mit einem eingebauten Fremdchromosom (Substitution). Ermittlung des Resistenzverhaltens der Substitutionslinien. Spaeterhin: Einbau einzelner Genkomplexe (Chromosomensegmente) der Fremdchromosomen in den Weizen.

Quantitative molekularbiologische Bestimmung allergener Zutaten in Lebensmitteln mittels Real-time PCR (Folgeprojekt)

Aufgrund der EU-Richtlinie 2003/89/EG müssen allergene Zutaten in Lebensmitteln unabhängig von der enthaltenen Menge gekennzeichnet werden. Um zufällige Beimischungen allergener Zutaten (cross contact) von deren absichtlich erfolgter Zugabe abgrenzen zu können, wird weltweit an der Einführung von Schwellenwerten gearbeitet. Seit 2002 gilt in der Schweiz bereits ein derartiger Grenzwert. Die Kontrolle der Kennzeichnungspflicht ist Aufgabe der Lebensmittelüberwachung. Diese benötigt hierfür jedoch Nachweissysteme zur Ermittlung des Gehalts an allergenen Zutaten in Lebensmitteln. Im Rahmen des Vorgängerprojekts wird die methodische Basis der Quantifizierung erarbeitet und es werden quantitative molekularbiologische Nachweissysteme auf Basis der Real-time PCR zur Bestimmung des Gehalts an Sellerie und Lupinen in Lebensmitteln etabliert. Ziel des Folgeprojektes ist die Entwicklung quantitativer Nachweisverfahren für weitere allergene Zutaten, um die Grundlage für die Überwachung zukünftiger Schwellenwerte zu schaffen.

Bedeutung der Eigenleistung primärer Triticale in der praktischen Züchtung

Es ist nach wie vor umstritten, inwieweit primäre Triticale generell und speziell ihre Eigenleistung bei der Kreuzung mit sekundären Triticale von Bedeutung ist. Aus primären Triticale unterschiedlicher Eigenleistung wurden faktorielle Kreuzungen mit Sorten erstellt. Diese werden über viele Generationen einmal als in Isolierung angebaute und unselektierte Ramsche weitergeführt. Zum anderen werden aus verschiedenen Generationen durch Selbstung Linien entwickelt. Ein Vergleich der beiden Methoden in mehreren Generationen kann Aufschluss über die Stabilisierung von solchen Kreuzungen, über die Kombinationsfähigkeit primärer Triticale und über die Leistung und genetische Variation in den Nachkommen geben.

Beseitigung der Striga-Plage im Sorghumanbau in Afrika durch Kombination von markergestützter Rückkreuzung und Farmer-partizipatorischer Selektion

Übergeordnetes Ziel ist die Erhöhung der Nahrungssicherheit in den mit dem parasitischen Unkraut Striga (Striga hermonthica) infizierten Sorghum (Sorghum bicolor)-Anbaugebieten in Eritrea, Kenia, Mali und Sudan. Hierzu soll zusammen mit NARS dieser Länder die Strigaresistenz von lokal adaptierten, Farmer-bevorzugten Sorghumsorten durch Anwendung einer Kombination aus markergestützter Rückkreuzung und Farmer-partizipatorischer Selektion verbessert werden. Molekulare Marker für quantitative, im Feld erfasste Strigaresistenz wurden während eines BMZ-finanzierten gemeinschaftlichen Projektes des ICRISAT mit den Universitäten Hohenheim und Tübingen (1995-2000) und danach im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Habilitationsvorhabens (2000-2003) identifiziert und validiert. Die Effekte von fünf QTL ('quantitative trait loci') für Strigaresistenz der Elternlinie N13' erwiesen sich dabei als stabil über zehn Feldversuche in Mali und Kenia, zwei Jahre und zwei unabhängige Genotypstichproben der Kartierungspopulation. Die einzelnen QTL erklären zwischen 12 - 30 Prozent der phänotypischen Variation und tragen zu einer partiellen, quantitativen und somit stabilen Resistenz bei. Die entsprechenden flankierenden Marker sollen im Projekt genutzt werden. Darüber hinaus wird eine simultane sozio-ökonomische Studie der Sorghum-Saatgutverteilungssysteme in den vier Ländern durchgeführt. Die Schlagkraft der verbesserten Sorten soll des weiteren durch Integration in bestehende Methoden der integrierten Strigabekämpfung erhöht werden. Die Langzeitwirkung der im Projekt entwickelten Sorten könnte durch offene Bestäubung in den genetisch sehr vielfältigen Feldern der Landwirte beeinträchtigt werden. Daher sollen auch die aktuellen Auskreuzungsraten der Farmer-bevorzugten Sorghumsorten untersucht werden. Daraus sollen Schlüsse über die Stabilität der transferierten Strigaresistenz-QTL gezogen und Empfehlungen für die Sortenerhaltung abgegeben werden.

Determinierende Faktoren der Vektor-Kompentenz von Frankliniella occidentalis (Kalifornischer Blütenthrips) für das TSWV Virus

Die Epidemiologie des wirtschaftlich in vielen Pflanzenkulturen bedeutenden Tomato Spotted Wilt Virus (TSWV) wird entscheidend determiniert durch die individuelle Fähigkeit der Vektoren (hier der Thrips Frankliniella occidentalis) zur Übertragung des Virus (Vektorkompetenz). Vektorkompetenz ist eine variable Größe in Thripspopulationen. Ziel der Studie ist es Faktoren zu ermitteln, die dieser Variablität zu Grunde liegen. Die Studie umfasst drei Abschnitte: (1) Untersuchungen zur Vererbbarkeit der Veranlagung der Vektor-Kompetenz von F. occidentalis für TSWV (Modellpflanze Paprika). Vorgesehen sind individuelle Kreuzungen von kompetenten und nicht kompetenten Weibchen und Männchen, die Ermittlung von Merkmalsaufspaltungen in der F1 und F2 sowie Rückkreuzungen. Bestimmt wird die Vektorkompetenz im individuellen Biotest (Ausprägung Phänotyp), zudem sollen Mikrosatelliten und/oder AFLP Marker zur genotypischen Charakterisierung eingesetzt werden. (2) Im zweiten Teil steht die Variabilität des Merkmals in Abhängigkeit von der Populationsstruktur im Vordergrund. Verglichen wird das Verhältnis von kompetenten und nicht kompetenten Individuen über die Zeit (Generationen) in isolierten Populationen unterschiedlicher Größe und bei künstlicher Fragmentierung (Gendrift; Flaschenhals-Effekte). (3) Im dritten Teil werden Faktoren analysiert, die zusätzlich die Verteilung (Rate) kompetenter Individuen in Populationen beeinflussen können, wiederum an prä-determinierten Individuen: Selektive Partnerwahl, Wirtspflanzenwahl, Intensität (Dauer, Frequenz) der Nahrungsaufnahme, Mobilität, Lebensdauer, Reproduktionsrate.

Untersuchungen zur Hybridzüchtung bei Triticale

Obwohl bei Triticale partielle Fremdbefruchtung vorkommt, werden derzeit bei der Entwicklung neuer Sorten Methoden der Linienzüchtung eingesetzt. Untersuchungen zur Heterosis lassen jedoch erkennen, dass die Hybridzüchtung eine aussichtsreiche Alternative zur Linienzüchtung darstellt. Es gilt nun, die genetischen und methodischen Grundlagen zu untersuchen, ein stabiles System für die cytoplasmatisch männliche Sterilität (CMS) zu etablieren und die Restorerfähigkeit zu analysieren. Auf Basis von Untersuchungen zur genetischen Diversität werden Konzepte zur Entwicklung Heterotischer Gruppen erarbeitet.

Untersuchungen zur züchterischen Verbesserung der Standfestigkeit bei Dinkel

Dinkel zeichnet sich ursprünglich durch einen langen Halm aus, was häufig zu hoher Lageranfälligkeit führte. Der Dinkelanbau wird im Wesentlichen im ökologischen Landbau betrieben, wo der Einsatz von Wachstumsreglern untersagt ist. So ist in der Dinkelzüchtung die Verbesserung der Standfestigkeit das vorrangige Zuchtziel. Die Standfestigkeit lässt sich einerseits durch Einlagerung von rht-(Zwerg-)Genen aus dem Weichweizenbereich verbessern. Die entstehenden kurzstrohigen und stabilen Linien sind jedoch durch höhere Krankheitsanfälligkeit sowie unerwünschte morphologische und qualitative Weizencharakteristica gekennzeichnet. Bei der Evaluierung umfangreicher Genbanksortimente andrerseits wurden standfeste dinkeltypische Genotypen mit längerem Stroh gefunden diese entsprachen jedoch nicht den Ertragserwartungen. Die bisher in umfangreichen Rückkreuzungsprogrammen entwickelten Zuchtstämme kommen dem Zuchtziel eines längeren und standfesten Halms mit typischem Dinkelcharakter näher, jedoch sind Krankheitsresistenz und Ertragspotential noch zu verbessern. Aus dem Programm wurden in Deutschland die Sorten CERALIO und SCHWABENSPELZ zugelassen.

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