Buch, Englisch, 109 Seiten, GEKL, Format (B × H): 140 mm x 210 mm, Gewicht: 200 g
Buch, Englisch, 109 Seiten, GEKL, Format (B × H): 140 mm x 210 mm, Gewicht: 200 g
Reihe: Dissertationen aus dem Julius Kühn-Institut
ISBN: 978-3-95547-040-1
Verlag: Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI)
Im Rahmen des Klimawandels kommt der Toleranz gegenüber Trockenstress eine
steigende Bedeutung zu. Durch die durch Trockenstress ausgelöste frühzeitige
Blattseneszenz kommt es zu einem Abbruch der Photosynthese und frühzeitig zu
Umlagerungsprozessen von gespeicherten Assimilaten in das Korn. Da eine
Phänotypisierung auf Trockenstress und Seneszenz in den Züchtungsprozess der
Gerste nur schwer zu integrieren ist, sind markergestützte Selektionsverfahren von
Vorteil. Ziel dieser Arbeit war es daher, mittels genomweiter Assoziationsstudien
(GWAS) Marker zu identifizieren, die mit Trockenstress-, oder lattseneszenzparametern in juveniler Gerste assoziiert sind. Für die Phänotypisierung hinsichtlich der Reaktion auf Trockenstress und dadurch induzierter Blattseneszenz, wurde ein Screening- Verfahren entwickelt, welches eine verlässliche Erfassung dieser Merkmale erlaubt. 156 Wintergerstengenotypen wurden in frühen Entwicklungsstadien im Gewächshaus unter Kontroll- und Stressbedingungen analysiert. Die Trockenstressapplikation erfolgte vom Primärblattstadium für 4 Wochen. In diesen Versuchen wurden sechs physiologische Merkmale erfasst (Biomasse, Blattfarbe, Elektronentransportrate am Photosystem II, Osmolalität, Gehalt an freien Prolin und der Gesamtgehalt an löslichen Zuckern), sowie Expressionsstudien für Gene welche in die Trockenstressreaktion bzw. die Seneszenz involviert sind, durchgeführt. Für diese Merkmale und die Expression der 14 ausgewählten Gene konnten signifikante Genotyp und Behandlungseffekte nachgewiesen werden. Anhand dieser Daten und 3.212 SNP Markern des Illumina 9k iSelect Chips wurden GWAS durchgeführt, um Genomregionen (QTL und eQTL) zu lokalisieren. Insgesamt konnten für die physiologischen Merkmale 47 QTL für die Reaktion auf Trockenstress, und weiterhin 15 eQTL identifiziert werden. Dabei wurden zwei Haupt- QTL-Regionen auf Chromosom 2H bei 50 cM und 5H bei 45 cM lokalisiert, in denen einige QTL für unterschiedliche Parameter, wie Biomasse und Blattfarbe nachgewiesen wurden. In diesen QTL-Regionen wurden Proteine identifiziert, die im Zusammenhang mit Trockenstress und Blattseneszenz stehen. Vier der regulierenden Gene zeigten eine differentielle Expression und es wurden entsprechend eQTL identifiziert. Ein eQTL für TRIUR3 stimmte mit dem, mittels phänotypischer Daten
identifizierten QTL auf Chromosom 5H überein. Die assoziierten Marker BOPA1_9766-
787 und SCRI_RS_102075 können nach Validierung geeignete Marker für eine
Selektion auf Trockenstresstoleranz und Blattseneszenz in der Gerstenzüchtung
darstellen.
