Biometrische Auswertung von Rückkreuzungsserien in genetisch weiten Kreuzungen bei Sommergerste

Abstract

Wildformen können zur Verbreiterung der genetischen Basis und zur Verbesserung qualitativer und vermutlich auch quantitativer Merkmale beitragen. Unerwünschte Eigenschaften der Wildformen zwingen den Züchter zu aufwendigen Rückkreuzungen. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist eine Untersuchung der Vererbung quantitativer Merkmale in genetisch weiten Rückkreuzungsserien, die Anwendung der gewonnen Erkenntnisse zur optimalen Ressourcenallokation, sowie eine Evaluierung des Potentials der Wildformen zur Verbesserung quantitativer Merkmale.<br /> Hierzu wurden beispielhaft quantitative Merkmale in Rückkreuzungsserien (BC1 BC4) in dreißig Kreuzungskombinationen eines unvollständigen Kreuzungsfaktoriells aus H. vulgare ssp. vulgare x H. vulgare ssp. spontaneum untersucht. Anhand der in zweijährigen Feldversuchen gewonnen Daten, wurden die allgemeine und spezifische Kombinationseignung, die Eigenleistung der Eltern und der Kreuzungsnachkommen, die Entwicklung der Mittelwerte und Varianzen in den Rückkreuzungsserien im Vergleich zu theoretischen Modellen und die positive Transgression der Nachkommen im Merkmal Karyopsenertrag untersucht Kombinationseignungen und Elterneigenleistungen können bedingt zur Auswahl der Kultur-, nicht aber der Wildeltern oder einzelner Kreuzungskombinationen genutzt werden. Die Mittelwerte der Nachkommen entwickelten sich meist von der BC1 zur BC4 in Richtung der rekurrenten Eltern. Korrelationen zwischen den Generationen ergaben vor allem für Merkmale hoher Heritabilität straffe sehr hoch signifikante Beziehungen. Die Variabilität konnte durch die Kreuzung mit den Wildgersten erhöht werden, die Beziehungen der Varianzen zwischen den Rückkreuzungsgenerationen waren schwach, z.T. negativ und selten signifikant. Die Übereinstimmung der theoretischen Modelle mit den Mittelwerten und Varianzen war unzureichend, um Prognosen später Rückkreuzungsgenerationen zu empfehlen. Zur Erklärung der Abweichungen der empirischen Werte von den Modellen mussten epistatische Effekte herangezogen werden. <br /> In den Nachkommenschaften aller verwendeten Wildformen konnten für den Karyopsenertrag positiv transgressive Linien, d.h. Linien deren Ertrag zwei Standardabweichungen größer als der der Kultureltern war, gefunden werden. Der Anteil war in der BC3/BC4 am höchsten. Wildformen sind zur Verbesserung auch züchterisch intensiv bearbeiteter quantitativer Merkmale und zur Erhöhung der Variabilität geeignet. Um die notwendige Erhöhung der genetischen Diversität zu sichern, sollten künftig Prebreedingstrategien und der Kombination klassischer und markergestutzter Verfahren bei der Nutzung von Wildformen mehr Aufmerksamkeit gewidmet werden.

<strong>Biometrical analysis of a series of backcrosses in genetically wide crosses with spring barley</strong><br /> Wild genotypes can be used to broaden the genetic basis and improve qualitative and probably quantitative traits. The plant breeder is forced to perform tedious backcrosses to eliminate undesirable traits originating from the wild genotypes. The aim of the current study is to investigate the inheritance of quantitative traits in genetically wide crosses, make use of the results for an optimal allocation of resources and to evaluate the potential of the wild genotypes to improve quantitative traits. Quantitative traits were analysed in four backcross generations (BC1 - BC4) developed from thirty crosses between H. vulgare ssp. vulgare x H. vulgare ssp. spontaneum in an incomplete factorial mating design. Based on the data collected in two years of field trials the general and specific combining ability, the performance of the parents and progeny, the development of the means and variances compared to theoretical models and the positive transgression of the trait grain yield were investigated.<br /> Results show that the combining abilities and the performance of the parents may be used to choose suitable parents from the cultivated genotypes but not to select promising wild genotypes or specific crosses. <br /> The means of the progeny grow closer to the means of the cultivated parents from the BC1 to the BC4. The results of correlations between the generations show highly significant relationships especially if traits with a high heritability are concerned. The variability increased by crossing with wild genotypes. The relationship between variances in backcross generations was weak, sometimes negative and hardly ever significant. The theoretical models did not correspond well to the means and variances. A prognosis based on the theoretical models can not be recommended. Epistatic effects were necessary to explain the deviations of the empirical values from the theoretical models.<br /> It was possible to find positive transgressive progeny for the trait grain yield in the offspring of every wild genotype. Positive transgression was defined as a grain yield at least two standard deviations higher than that of the cultivated parent. The percentage of transgressive lines was highest in the BC3/BC4. The results of this study show that wild genotypes have the potential to improve quantitative traits that have been subjected to intensive breeding as well as to increase the variability of the progeny. To safeguard genetic diversity prebreeding strategies and strategies comprising classical as well as marker based methods should be taken into consideration when utilizing wild genotypes in plant breeding