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Anpassungsprozesse in der Frühentwicklung von Weizenpopulationen über 11 Generationen an das Anbausystem

Finckh, Maria R.; Baresel, Jörg Peter; Weedon, Odette D. and Vijaya Bhaskar, A.V. (2019) Anpassungsprozesse in der Frühentwicklung von Weizenpopulationen über 11 Generationen an das Anbausystem. [Adaptive processes for early seedling vigour to growing system in wheat composite crosses over 11 generations.] In: Mühlrath, Daniel; Albrecht, Joana; Finckh, Maria R.; Hamm, Ulrich; Heß, Jürgen; Knierim, Ute and Möller, Detlev (Eds.) Innovatives Denken für eine nachhaltige Land- und Ernährungswirtschaft. Beiträge zur 15. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Kassel, 5. bis 8. März 2019, Verlag Dr. Köster, Berlin.

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Summary

Eine wichtige Anpassung an den ökologischen Anbau ist eine zügige Frühentwicklung und ein Wurzelsystem, das an organische Düngung angepasst ist. Eine Halbdiallelkreuzung aus insgesamt 20 europäischen Winterweizensorten wurde 2001 hergestellt und insgesamt drei Subpopulationen aus neun Hochertragseltern (CY), eine mit 12 Backqualitätseltern (CQ) und eine aus allen Eltern (CYQ) zusammengestellt. Seit der F5 wird Saatgut unter konventionellen und ökologischen Anbaubedingungen in jeweils zwei parallelen Populationen getrennt nachgebaut. Saat jeder Generation wird bei -20o C aufbewahrt. Für die Versuche wurden Generationen F6, F10, F11, F15 in einem Feld zu F6.1, F10.1, F11.1, F15.1 vermehrt. Frisches Saatgut wurde im Hydrokultursystem zwei Wochen bei 18/12 oC (Tag/Nacht) angebaut und die Wurzel- und Sproßlängen und Gewichte gemessen. Von der F6.1 zur F15.1 verlängerten sich die Seminalwurzeln unter ökologischen aber nicht unter konventionellen Bedingungen signifikant. Eine Ausnahme stellt die F11.1 Generation dar, die in der F11 extremem Kahlfrost durchlitten hatte und unter beiden Anbaubedingungen deutlich kürzere Wurzeln produzierte als ein Jahr zuvor oder vier Jahre später. Die Seminalwurzellänge in den konventionell angebauten Y CCPs signifikant kürzer als in den ökologisch angebauten. Im Gegensatz dazu unterschieden sich die Q Populationen nicht, während sich die YQ Populationen unter ökologischen Bedingungen wie die Q CCPs verhielten, unter konventionellen Bedingungen aber eine Zwischenposition zwischen Y und Q einnahmen. Insgesamt nahmen die Sproßlängen in allen Populationen leicht zu in den ersten vier Generationen und blieben danach gleich. Die CCPs zeigen auch nach 15 Generationen konsistent ihre ursprünglichen genetischen Unterschiede. Der Nachbau in großen Parzellen kann die genetische Breite der CCPs auch durch einmaligen Extremereignisse grundsätzlich erhalten.

Summary translation

Evolutionary breeding using composite cross populations (CCPs) produce genetically diverse populations that are flexible, adaptable and allow continuous buffering capacity against combined biotic and abiotic stresses. Early plant vigour is of major importance for organic systems to combat nutrient limitation and weed competition. Three winter wheat CCPs based on high yielding (Y) or high quality (Q) or the Y*Q intercross (YQ) were maintained in two repeated organically and conventionally managed populations each in more than 150m2 separate plots from the F6 to the F15 without conscious selection. The F6,F10, F11, and F15 populations were increased in the same field and the ensuing seeds tested for early seedling vigour in hydroponic conditions at 18/12oC day/night for 14 days. Seedlings of CCPs originating from the Q parents or the YQ intercross had higher vigour than those originating from the Y parents independent of farming system indicating clear genetic effects of the parents on the performance of the CCPs. The parallel populations followed in most cases very similar evolutionary trajectories suggesting that the observed changes are related to the effects of differing farming systems. In general, shoot length and weight increased from F6.1 to F15.1 in both systems. After four and nine years seminal root length was 6% and 15% higher in the organic in comparison to the conventional CCPs (P less than 0.05). CCPs exposed to organic systems over time produced longer, thicker and heavier main root systems. This may allow for better penetration ability to access deeper soil layers for nutrients in conditions of low nutrient supply.

EPrint Type:Conference paper, poster, etc.
Type of presentation:Paper
Keywords:Evolutionary breeding, early seedling vigour, diversity breeding, wheat composite cross
Subjects: Crop husbandry > Breeding, genetics and propagation
Research affiliation: International Conferences > 2019: Scientific Conference German Speaking Countrie
Germany > University of Kassel
Germany > University of Munich - TUM
ISBN:978-3-89574-955-127
Deposited By: Mühlrath, Daniel
ID Code:36169
Deposited On:29 Aug 2019 07:07
Last Modified:29 Aug 2019 07:07
Document Language:German/Deutsch
Status:Published
Refereed:Peer-reviewed and accepted
Additional Publishing Information:Dieser Beitrag ist im Tagungsband der 15. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau 2019 in Kassel erschienen. This conference paper is published in the proceedings of the 15th scientific conference on organic agriculture 2019 in Kassel. D. Mühlrath, J. Albrecht, M. R. Finckh, U. Hamm, J. Heß, U. Knierim, D. Möller (2019) Innovatives Denken für eine nachhaltige Land- und Ernährungswirtschaft. Beiträge zur 15. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Kassel, 5. bis 8. März 2019, Verlag Dr. Köster, Berlin.

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