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Phänotypische Merkmale für die Selektion heimischer Leguminosen auf Methioninreichtum in der Pflanzenzüchtung

Schumacher, Henrik; Paulsen, Hans Marten and Gau, Achim (2009) Phänotypische Merkmale für die Selektion heimischer Leguminosen auf Methioninreichtum in der Pflanzenzüchtung. [Phenotypical indicators for the selection of methionine enriched local legumes in plant breeding.] Landbauforschung - vTI Agriculture and Forestry Research, 59 (4), pp. 339-344.

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Online at: http://www.bfafh.de/bibl/lbf-pdf/landbauforschung/vti-landbauforschung_59_4.pdf

Summary

Ein Problem der Fütterung von Schweinen und Geflügel mit 100 % Futtermitteln aus Ökologischen Landbau sind die unzureichenden Methionin-(Met)-Gehalte im Protein europäischer Körnerleguminosen. Ziel der hier präsentierten Arbeiten ist es, neue Leguminosen Kultivare mit hohem Met-Gehalt im Samenprotein zu identifizieren. Neben der direkten Analyse der Aminosäuregehalte eines Zuchtsortiments der Pflanzenarten wird dazu die Übertragbarkeit der Methoden eines bei Soja (Glycine max) erfolgreich angewandten Verfahrens zur phänotypischen Selektion Met-reicher Pflanzen nach Imsande (2001) an Erbsen (Pisum sativum (L.)), Ackerbohnen (Vicia faba (L.)) and Lupinen (Lupinus angustifolius (L.)) erprobt. Als Indikatoren für Pflanzen mit hohem Metgehalt dienten der Chlorophyllgehalt der Blätter und das Wurzelwachstum von Keimlingen in einer Ethionin Lösung (0,75 mM). Erste Ergebnisse im Labormaßstab an unter Met-Zugabe aufgezogenen Pflanzen zeigten bei L. angustifolius and V. faba eine positive Korrelation zwischen der Met-Versorgung und den Chlorophyllgehalten. Met-reiche Pflanzen zeigten im Vergleich zu den unbehandelten Pflanzen um bis zu 59 % (L. angustifolius) bzw. bis zu 34 % (V. faba) erhöhte Chlorophyllgehalte in den Blättern. In einem zweiten Ansatz wurde der phytotoxische Effekt von Ethionin, einem chemischen Derivat zu Met, zum Screening auf Met-reiche Pflanzen genutzt. Der phytotoxische Effekt wird durch ansteigende Met-Konzentrationen gemindert. In einer 1 mM Met Lösung inkubierte Samen bildeten in Ethionin Lösung bis zu 33 % (P. sativum) bzw. bis zu 18 % (V. faba) längere Wurzeln aus. Die Erfolg versprechenden Ansätze zur Selektion Met-reicher Pflanzen mit direkt mit Met behandelten Pflanzen werden derzeit an Feldpopulationen erprobt.

Summary translation

One of the major problems in feeding organic pigs and poultry with 100 % organic feedstuff is the insufficient methionine (Met) content in the protein of local European grain legumes. The aim of the presented work is to find practicable and cheap indicators to select breeding candidates for growing legume cultivars with high seed-Met content under field conditions. In addition to direct Met determination a successful method for the phenotypical identification of Met enriched soybeans (Glycine max) developed by Imsande (2001) is assigned to peas (Pisum sativum (L.)), faba-beans (Vicia faba (L.)) and lupines (Lupinus angustifolius (L.)). Indicators were tested on a laboratory scale: chlorophyll content of the plant leaves and the root length in presence of an ethionine solution (0.75 mM) as competitor for Met. First results obtained from plants grown under Met-supply indicate a positive correlation between high Met and chlorophyll contents for L. angustifolius and V. faba. Plants treated with 1 mM Met show increased chlorophyll contents up to 59 % (L. angustifolius) and 34 % (V. faba) compared to untreated plants. In a second test, the phytotoxic effect of ethionine, a derivative of Met, is used to screen for Met-rich plants. The toxic effect is lessened with increasing Met concentrations. Seeds were soaked over night in a 1 mM Met solution developed up to 33 % (P. sativum) respectively 18 % (V. faba) longer roots. After the first successful steps to verify the methods in the laboratory, these detection methods for Met rich plants are currently transferred to practical use in the next phase of the project.

EPrint Type:Journal paper
Keywords:Leguminosen, Methionin, Pflanzenzucht, Ökologischer Landbau legumes, methionine, plant breeding, organic farming
Subjects: Crop husbandry > Production systems > Cereals, pulses and oilseeds
Crop husbandry > Breeding, genetics and propagation
Research affiliation: Germany > Federal Research Institute for Rural Areas, Forestry and Fisheries - VTI > Institute of Organic Farming - OEL
ISSN:0458-6859
Deposited By: Paulsen, Dr. Hans Marten
ID Code:16561
Deposited On:04 Jan 2010 11:00
Last Modified:04 May 2010 08:53
Document Language:English
Status:Published
Refereed:Peer-reviewed and accepted

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