QR-on-Top – Genombasierte Selektionssysteme für Backqualität und Resistenz in Elitezuchtmaterial bei Winterweizen unter moderater Stickstoffdüngung

Zuchtgarten

Die Kombination von hohem Kornertrag, guter Backqualität und einer effektiven Krankheitsresistenz ist ein grundlegendes Ziel bei der Züchtung neuer Weizensorten. Saatzüchter stehen derzeit vor der Herausforderung, Sorten zu entwickeln, welche auch bei einer moderaten Stickstoffdüngung hohen Ertrag und gute Backqualität vereinen. Erschwert wird dies durch einen oft beobachteten inversen Zusammenhang zwischen Ertrag und Backqualität als auch durch den negativen Effekt einer reduzierten Stickstoffgabe auf den Ertrag und den mit der Backqualität assoziierten Proteingehalt.

Eine nachhaltige Anwendung von Pflanzenschutzmitteln sowie neu auftretende Erregerrassen erfordern darüber hinaus eine möglichst aktuelle Resistenzausstattung neuer Weizensorten. Die genomische Selektion ist ein vielversprechender Ansatz, welcher zukünftig traditionelle Selektionsmethoden ergänzen könnte, um den vielfältigen Anforderungen an eine moderne Weizenzüchtung gerecht zu werden. Genomische Selektionsverfahren nutzen phänotypische Information (z. B. zu Kornertrag) und genomweite Markerdaten einer Referenzpopulation, um auf Grundlage von Markerdaten die Zuchtwerte anderer Individuen (z. B. neuer Zuchtstämme) vorherzusagen. Während die genomische Selektion in der Tierzucht und bei Mais etabliert ist, befindet sie sich bei der Weizenzucht noch in der Erprobungsphase.

Zielsetzung

Das Kooperationsprojekt QR-on-Top soll die Machbarkeit der genomischen Selektion bei Winterweizen überprüfen und konkrete Empfehlungen für deren Ausrichtung erarbeiten. Die genomische Selektion auf hohe Proteinqualität soll die Entwicklung von ertragreichen Sortentypen voranbringen, welche auch bei moderater Stickstoffdüngung und mittleren Proteingehalten eine gute Backqualität ermöglichen und dazu über eine gute Resistenzausstattung verfügen.

Vorgehen

Grundlage für die Untersuchungen ist eine aus Elitezuchtmaterial entwickelte, multiparentale Population von 400 Linien, welche für die relevanten Merkmale eine große Variation zeigen. In einem mehrortigen und mehrjährigen Feldversuch werden für diese Linien die Parameter Kornertrag, Zeitpunkt des Ährenschiebens, Pflanzenlänge, Tausendkorngewicht, Resistenz gegen Gelbrost, Braunrost und Septoria-Blattdürre sowie für die Backqualität relevante Eigenschaften bestimmt. Linien, die sich im Feldversuch als resistent erwiesen haben, sollen mit Hilfe differenzierender Isolate charakterisiert werden. Die erhobenen Merkmale werden im Rahmen einer Quantitative-Trait-Locus-(QTL-)Analyse untersucht, um zu einem besseren Verständnis der wechselseitigen Beziehung dieser Merkmale zu gelangen. Mit den QTL gekoppelte Marker sollen anschließend für die markergestützte Selektion nutzbar gemacht werden. Neben der QTL-Kartierung werden mit den erhobenen Daten für Kornertrag, Backqualität und Krankheitsresistenz Modelle für die genomische Selektion etabliert. Verschiedene uni- und multivariate Modelle sollen die Frage beantworten, ob neben der Selektion auf Ertrag auch gleichzeitig eine Selektion auf Backqualität und Krankheitsresistenz gelingen kann.

Projektinformation
Projektleitung: Dr. L. Hartl (Züchtungsforschung Weizen und Hafer, IPZ2c)
Projektbearbeitung: M. Geyer (Züchtungsforschung Weizen und Hafer, IPZ2c)
Genehmigte Laufzeit: 2016-2019
Finanzierung: Bundesministerium für Landwirtschaft und Ernährung
Förderkennzeichen: 2818200415
Projektpartner: