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Mendel and the onset of modern genetics: too good to be true?
Get PDFIm 18. und 19. Jahrhundert wurden sowohl in Europa als auch in den USA Kreuzungsexperimente an Mais und Zierpflanzen, aber auch an der Erbse durchgeführt. Mendel kannte zumindest einen Teil der Literatur, als er seine „Versuche über Pflanzenhybriden“ 1866 veröffentlichte. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern fielen Mendel die konstanten Zahlenverhältnisse auf, die in den Nachkommen seiner Kreuzungsexperimente zu beobachten waren. Nachdem die Arbeiten Mendels über mehrere Jahrzehnte weitgehend unbeachtet blieben, wurden seine Theorien zur Vererbungslehre 1900 von de Vries, Correns und Tschermak wiederentdeckt und experimentell bestätigt. Kurz darauf kamen erste Zweifel auf, da die Ergebnisse Mendels fast durchweg sehr nahe an seinen Erwartungswerten lagen. Ronald A. Fisher publizierte 1936 einen Artikel, der schlussfolgerte, dass ein Großteil von Mendels Ergebnissen zugunsten der theoretischen Spaltungsverhältnisse gefälscht worden sein müsste. Damit war die Mendel-Fisher-Kontroverse geboren. Zum Jubiläum der Veröffentlichung der Grundlagen der Vererbungslehre von Gregor Mendel brachten Stern & Sherwood 1966 ein Buch heraus, welches sowohl Mendels Texte auch die der Wiederentdeckung seiner Lehren sowie den kritischen Text von Fisher enthielten. Damit nahm die Mendel-Fisher-Kontroverse an Fahrt auf und sorgte für zahlreiche weitere Publikationen. Ob Mendel einfach Glück hatte, ob er wissentlich Pflanzen aussortierte, die nicht seinen Erwartungen entsprachen oder ob er einen Assistenten hatte, der zu gut wusste, was Mendel erwartete – wie Fisher vermutete – werden wir nicht mit letzter Sicherheit herausfinden können. Gesichert ist, dass die Mendelschen Vererbungsregeln bis heute ihre Gültigkeit haben und in Zukunft behalten werden.In the 18th and 19th century crossing experiments using maize, ornamentals and peas were carried out in Europe and in the USA. Mendel knew at least a part of the literature when he published his famous paper "Experiments on Plant Hybridisation" with the original German title "Versuche über Pflanzenhybriden" in 1866. In contrast to his predecessors, Mendel recognised the constant segregation ratios appearing in the progenies of the crossings. After being unnoticed for decades, his fundamental theory of heredity was rediscovered and experimentally verified by de Vries, Correns and Tschermak in 1900. Shortly after the English translation of Mendel\u27s work became available in 1901, Raphael Weldon, one of the founders of biometry, published his doubts on Mendel\u27s data since all observed segregation ratios were extremely close to the expected ones. Ronald A. Fisher concluded in a paper from 1936 that a large part of Mendel\u27s results must have been falsified to agree closely with the postulated segregation ratios. The Mendel-Fisher controversy was born. In 1966, 100 years after Mendel\u27s original paper was released, Stern & Sherwoodpublished a book comprising translations of Mendel\u27s laws of inheritance, the rediscovery by de Vries and Correns and Fisher\u27s paper. Subsequently, this led to the publication of numerous articles from different scientific disciplines on the Mendel-Fisher controversy. It may never be revealed, if it was simple luck, if Mendel sorted out plants, which did not represent the theory, or if he had an assistant "who knew too well what was expected", as Fisher speculated in 1936. Nonetheless, Mendel\u27s work doubtlessly culminated in one of the most important breakthrough discoveries of the 19th century and is the starting point of modern genetics and plant breeding
Effect of quick-dip with increasing doses of IBA on rooting of five grapevine rootstocks grafted with \u27Cabernet Sauvignon\u27
Get PDFThe establishment of a vineyard depends on clonal propagation of grapevine woody cuttings. The successful plant propagation relies on adventitious root formation, but it is affected by the scion-rootstock interaction. Synthetic auxins are used in the nursery to improve rooting of woody cuttings. We tested the effect of a quick dip (30 seconds) of increasing doses of indole-3-butyric acid (IBA) solutions (0, 500, 750, 1000, 1250, 1500 ppm) on rooting of grafted woody cuttings. We tested 5 rootstocks grafted with V. vinifera \u27Cabernet Sauvignon\u27: SO4 (V. berlandieri x V. riparia), 110 Richter and 1103 Paulsen (V. berlandieri x V. rupestris), 101-14 Mgt (V. riparia x V. rupestris) and Cereza (V. vinifera L.). After 21 days in the callus chamber, we examined the quality of the root system by means of different rooting parameters (callusing and rooting percentage and number, length and biomass of roots per cutting). Among all the rooting parameters evaluated, Cereza presented the highest values in relation to the rest of the rootstocks, followed by 101-14 Mgt, SO4, 110R and 1103P. The quality of the root system was improved in terms of number of roots, length and the total biomass on four rootstocks: Cereza, 110R, 101-14 Mgt and SO4, but not in 1103P whose rooting was unaffected by treatments. The optimal dose of IBA through quick-dip at improving rooting was rootstock-dependent, being 750 ppm for 110R, 101-14 Mgt and SO4; and 1000 ppm for Cereza. These results will contribute in reducing costs during clonal propagation in the nursery, which is associated with the use of costly synthetic hormones and a lower production of bare-root vines
Improving yield and essential oil content in annual caraway accompanied by utilization of molecular-genetic methods
No full textKümmel (Carum carvi) ist eine Kulturpflanze der Familie der Apiaceae mit einer langen Nutzungs- und Anbaugeschichte. Früchte oder extrahierte Bestandteile werden als Gewürz, in Arzneimitteln und zur Keimhemmung bei Kartoffeln verwendet. Bis zur Einführung einjähriger Sorten in den 1990er Jahren basierte der Kümmelanbau in Europa auf zweijährigen Sorten. Der einjährige Anbau verspricht eine Reduzierung der Produktionskosten und eine bessere Integration in die Fruchtfolge. Derzeitige einjährige Sorten erzielen jedoch keine zufriedenstellenden Erträge und keinen zufriedenstellenden Ätherischölgehalt. Zudem wird der Kümmelanbau in Deutschland durch den fortschreitenden Klimawandel riskanter.
Daher wurde ein Züchtungsprojekt gestartet, mit dem Ziel das Ertragspotenzial und den Ätherischölgehalt im einjährigen Kümmel zu erhöhen und an klimatische Änderungen angepasstes Material zu entwickeln. Um Ertragssteigerungen zu erzielen, sollte die Züchtung synthetischer Sorten als potentielle Methode in der Kümmelzüchtung getestet werden. Diese Methode erlaubt partiell die systematische Nutzung von Heterosis. Unter der Annahme einer vorwiegenden Fremdbefruchtung erwarteten Züchter eine starke Heterosis bei Kümmel. Jedoch wurden weder Heterosis noch überwiegende Fremdbefruchtung bei freier Bestäubung für Kümmel bisher experimentell nachgewiesen. Daher war die Gewinnung erster Erkenntnisse zur Heterosis und zur Auskreuzungsrate von Kümmel ein wesentliches wissenschaftliches Ziel dieser Arbeit. Darüber hinaus wird die Kümmelzüchtung dadurch erschwert, dass kaum phänotypische wie genotypische Daten zum verfügbaren genetischen Material vorliegen. Um eine solide Grundlage für neue Züchtungsprogramme zu schaffen, sollte innerhalb des Projekts eine breite phänotypische und genotypische Evaluierung genetischen Materials durchgeführt werden. Diese Arbeit konzentrierte sich auf die genotypische Evaluierung.
Zur phänotypischen und genotypischen Bewertung wurde ein Set von 137 Akzessionen bestehend aus 67 einjährigen und 70 zweijährigen Akzessionen zusammengestellt (Kapitel 1, von Maydell et al. 2021a). Ein GBS wurde für die Genotypisierung ausgewählt und führte zur Generierung eines Sets von 13.155 SNP-Markern. Dieser Ansatz ist in seiner Breite und Tiefe für die Züchtungsforschung an Kümmel einmalig. Die Populationsstruktur wurde unter Verwendung einer Hauptkoordinatenanalyse, eines Bayes‘schen Clusterings, phylogenetischer Bäume und eines „neighbor networks“ untersucht. Alle Analysen zeigten eine Aufteilung der Akzessionen in zwei Subpopulationen, die mit dem Blühtyp assoziiert war. Die AMOVA wies auf eine eher geringe genetische Variation zwischen den beiden Subpopulationen von 7,84 % hin. Zusätzlich wurde bei 35 Akzessionen eine Durchflusszytometrie durchgeführt, um die Genomgröße von Kümmel zu bestimmen. Es wurde eine durchschnittliche Genomgröße von 4.282 pg/2C geschätzt, was in etwa der Hälfte der in der Literatur angegebenen Größe entspricht. Im Allgemeinen wurde bestätigt, dass GBS eine robuste Methode zur Analyse der Populationsstruktur und genetischen Diversität in Sonderkulturen wie Kümmel ohne Referenzgenom sein kann. Mit weiteren nachgelagerten Anwendungen dürfte sich GBS als sehr kosteneffizient und nachhaltig erweisen. In einer weiteren Studie konnten die gefundenen SNP-Marker bereits erfolgreich in diagnostische Marker umgewandelt werden.
In dieser Studie wurden ausgewählte SNP-Marker verwendet, um die Auskreuzungsrate in Kümmel zu schätzen (Kapitel 2, von Maydell et al. 2020). Ausgewählte einjährige Inzuchtlinien wurden in einem nachbarschaftsbalancierten Polycross-Design platziert, um bei freier Bestäubung F1-Populationen zu erzeugen. Das Genotypisierungssystem PACE wurde implementiert, um sieben F1-Populationen zu untersuchen. Darüber hinaus wurde eine Hochdurchsatz-geeignete DNA-Extraktion adaptiert. Insgesamt wurden mehr als 1.300 Einzelpflanzen analysiert. Die Auskreuzungsrate lag zwischen 51,6 % und 82 % und im Durchschnitt bei 66,5 %. Somit wurde für Kümmel eine überwiegende Fremdbestäubung bestätigt. Es wurde jedoch auch ein hoher Anteil an Selbstbefruchtung festgestellt, sodass das Paarungssystem von Kümmel als gemischtes Paarungssystem bezeichnet werden kann. Die Schätzung der Auskreuzungsrate von weiteren Genotypen, in weiteren Jahren und Umgebungen ist wünschenswert. Jedoch ließen die ersten Erkenntnisse bereits vermuten, dass ausgeprägte Heterosis bei Kümmel auftreten sollte, aber aufgrund der unvollständigen Auskreuzung die maximale potentielle Heterosis in der F1/Syn1-Generation vermutlich nicht genutzt werden kann.
Schließlich wurden Heterosis und GCA anhand der 18 F1-Populationen untersucht, die im Polycross generiert wurden (Kapitel 3, von Maydell et al. 2021b). 18 Inzuchtlinien wurden mit 18 entsprechenden F1-Populationen und 4 Standardsorten in einem randomisierten vollständigen Blockdesign in zwei Jahren und vier Wiederholungen pro Jahr und Genotyp verglichen. Neben dem Ertrag wurden Blühbeginn, Blühende, Reife, Höhe, Tausendkorngewicht, Stielchenbesatz, Korn-Ausfallrate und Ätherischölgehalt bestimmt. Als zentrales Ergebnis wurde eine „better-parent heterosis“ festgestellt. Die F1-Populationen wiesen signifikant einen höheren Ertrag, ein höheres Tausendkorngewicht und eine größere Pflanzenhöhe sowie einen früheren Blühbeginn, ein früheres Blühende und eine frühere Reife als die entsprechenden Inzuchtlinien auf. Allerdings konnten die F1-Populationen die Standard-Populationssorten nicht wesentlich übertreffen. Es bleibt zu prüfen, ob die Kombination der besten Komponenten letztendlich zu den gewünschten Ertragssteigerungen führt. Darüber hinaus wurden starke negative Korrelationen zwischen Entwicklungsmerkmalen und dem Ertrag gefunden, sodass die Selektion sich früh entwickelnder Genotypen sehr empfehlenswert erscheint.
Zusammenfassend kann diese Arbeit als vorbereitender Schritt zur Umsetzung der Heterosiszüchtung und der Anwendung molekulargenetischer Methoden in der Kümmelzüchtung gewertet werden. Die Ergebnisse zeigten, dass Ertragssteigerungen nur durch eine Züchtungsmethode erreicht werden können, die die Nutzung von Heterosis ermöglicht. Daher könnte die Züchtung synthetischer Sorten die Methode der Wahl sein. Genotypische Daten könnten bei Selektionsentscheidungen in neuen Zuchtprogrammen unterstützend eingesetzt werden. Darüber hinaus könnten genotypische Daten und die etablierten molekulargenetischen Methoden die Grundlage für zukünftige genetische Analysen bei Kümmel darstellen.Caraway (Carum carvi) is a species of the Apiaceae family with a long history of usage and cultivation. Fruits or extracted components are used as spice, in pharmaceuticals and for sprout inhibition in potato. Caraway cultivation in Europe was based on biennial varieties until annual varieties were introduced in the 1990s. Annual cultivation promises a reduction of production costs and better integration into crop rotation. However, current annual varieties do not gain satisfying yields and essential oil contents. Moreover, caraway cultivation in Germany becomes riskier due to ongoing climatic changes.
Therefore, a breeding project was started to increase yield potential and essential oil content in annual caraway and to develop material adapted to changing climatic conditions. To achieve yield increases, breeding of synthetic varieties should be tested as potential method in caraway breeding. To some extent, this method allows the systematical exploitation of heterosis. Breeders expected to find strong heterosis due to the assumed outcrossing nature of caraway. However, neither heterosis nor predominant outcrossing in open pollination had been experimentally verified for caraway. Hence, gathering first insights into heterosis and into the outcrossing rate of caraway were major scientific goals of this thesis. Moreover, breeding of caraway is hampered by a small amount of phenotypic and genotypic data on available germplasm. To lay a sound foundation for new breeding programs, a broad phenotypic and genotypic evaluation of available germplasm should be conducted within the project. This thesis is focused on the genotypic evaluation.
For phenotypic and genotypic evaluation, a set of 137 accessions consisting of 67 annual and 70 biennial accessions was composed (chapter 1, von Maydell et al. 2021a). A GBS was chosen for genotyping and led to the generation of a set of 13,155 SNP markers. This approach was unique in its breadth and depth for caraway breeding research. Population structure was investigated by using a PCoA, a Bayesian clustering analysis, phylogenetic trees and a neighbor network. Across all analyses a separation of accessions into two subpopulations was supported, which was associated with the flowering type. AMOVA indicated a rather low genetic variation between the two subpopulations of 7.84%. In addition, flow cytometry was conducted for 35 accessions to determine the genome size of caraway. An average genome size of 4.282 pg/2C was estimated, which is about half the size indicated in literature. In general, it was corroborated that GBS can be a robust method to analyze population structure and genetic diversity in minor crops like caraway without a reference genome. With further downstream applications, GBS should turn out to be highly cost-efficient and sustainable. In a subsequent study, generated SNP markers were already successfully be converted to diagnostic markers.
In this study, selected SNP markers were used to estimate the outcrossing rate in caraway (chapter 2, von Maydell et al. 2020). Selected annual inbred lines were placed in a neighbor-balanced polycross design to produce F1 populations by open pollination. The genotyping system PACE was implemented to genotype seven produced F1 populations. Moreover, a high-throughput DNA extraction was adopted. In total, more than 1,300 individual plants were analyzed. The outcrossing rate ranged from 51.6% to 82% and was on average 66.5%. Therefore, predominate outcrossing was confirmed for caraway. However, a large proportion of self-fertilization was found as well, so that the mating system of caraway can be defined as a mixed mating system. The estimation of the outcrossing rate in more genotypes, years and environments is desirable. Yet, those first insights indicated that heterosis should be strong in caraway, but due to incomplete outcrossing maximum potential heterosis might not be exploited in F1/Syn1 generation.
Finally, heterosis and GCA were investigated based on the 18 F1 populations generated in the polycross (chapter 3, von Maydell et al. 2021b). 18 inbred lines were compared with 18 corresponding F1 populations and four standard cultivars in a randomized complete block design with two years of growing and four repetitions per year and genotype. As pivotal finding, better-parent heterosis was detected. Significantly, F1 populations showed a higher yield, thousand-grain weight and height and an earlier beginning of flowering, end of flowering and maturity than corresponding inbred lines. However, F1 populations did not considerably outperform standard population cultivars. It remains to be seen whether the combination of the best components to a synthetic variety finally leads to the desired yield increases. Additionally, strong negative correlations were found between developmental traits and yield so that selection of early developing genotypes seems highly recommendable.
To conclude, this thesis can be seen as a pioneering step towards implementing heterosis breeding and utilizing molecular-genetic methods in caraway breeding. Results indicate that yield increments can only be accomplished by a breeding method that enables the exploitation of heterosis. Hence, breeding of synthetic varieties could be the method of choice. Genotypic data could be a valuable aid in selection decisions in new breeding programs. Moreover, genotypic data and the implemented molecular-genetic methods could be the foundation for future genetic analyses in caraway
Investigations on the occurrence of pathogenic fungi, insects and weeds in hemp (Cannabis sativa) in Austria
Get PDFIm Jahr 2020 wurde ein Monitoring zum Auftreten von pilzlichen Schaderregern, Schadinsekten und Unkräutern im österreichischen Hanfanbau (Cannabis sativa) durchgeführt. Es wurden 37 Hanffelder auf das Vorkommen von Schädlingen und pilzlichen Schaderregern beprobt. Die Bestimmungsarbeiten erfolgten anhand morphologischer Merkmale im Labor mittels Routinemethoden der Lichtmikroskopie. Die Erhebung der Unkrautflora wurde auf insgesamt 42 Standorten durchgeführt. In den untersuchten Hanffeldern wurden insgesamt 20 Pilzarten aus 17 unterschiedlichen Gattungen, 65 Arthropodenarten aus 27 Familien und 71 Unkrautarten aus 23 Pflanzenfamilien festgestellt. Unter den diagnostizierten pilzlichen Schaderregern zählen Botrytis cinerea, Fusarium spp., Pseudoperonospora cannabina und Sclerotinia sclerotiorum zu den bedeutendsten Arten. Die größte Bedeutung der nachgewiesenen Schadinsekten kommt Grapholita delineana, Helicoverpa armigera und Ostrinia nubilalis zu. Chenopodium album, Amaranthus spp., Echinochloa crus-galli und Cirsium arvense wurden als die dominanten Unkrautarten identifiziert.In 2020, a monitoring of pathogenic fungi, insects and weeds in hemp (Cannabis sativa) has been performed in the main cultivation areas of Austria. Thirty-seven hemp fields were sampled for the presence of pests and fungal pathogens. The identification work was carried out on the basis of morphological characteristics in the laboratory using routine methods of light microscopy. The survey of weed flora was conducted at a total of 42 hemp fields. Overall, 20 pathogenic fungal species belonging to 17 different genera, 65 arthropod species belonging to 27 families and 71 weed species belonging to 23 families were detected. Among these, Botrytis cinerea, Fusarium spp., Pseudoperonospora cannabina and Sclerotinia sclerotiorum represent the most important fungal species. Grapholita delineana, Helicoverpa armigera and Ostrinia nubilalis are the most harmful insect species and Chenopodium album, Amaranthus spp., Echinochloa crus-galli and Cirsium arvense were identified as the major weed species
Sources of resistance and identification of QTLs for Wheat dwarf virus (WDV) resistance in wheat (Triticum spp.) and wild relatives
No full textDas Weizenverzwergungsvirus (WDV) wird durch die Zikade Psammotettix alienus übertragen und kann erhebliche Ertragseinbußen insbesondere in Winterweizen- und Gerstenanbaugebieten verursachen. Viruskrankheiten, die durch Insekten übertragbar sind, werden durch den Klimawandel und die damit einhergehenden wärmeren Temperaturen in den Herbst- und Wintermonaten aufgrund der verlängerten Infektionszeiten, an Bedeutung gewinnen. Als eine der wenigen bisher bekannten Resistenzquellen wird die ungarische Winterweizensorte ‘Mv Vekni’ als partiell resistant gegenüber WDV beschrieben (Benkovics et al. 2010). Um die genetische Basis dieser partiellen Resistenz aufzuklären, wurden zwei F2 Populationen, die zusammengefasst aus 157 Pflanzen bestanden, aus der Kreuzung zwischen ‘Mv Vekni’ und der anfälligen Sorte ‘Mv Regiment’ im Gewächshausversuch mit virusübertragenden Zikaden inokuliert. Mithilfe der SNP Markerdaten des 15k iSelect Beadchips wurde eine genetische Karte erstellt und eine QTL Analyse durchgeführt. Es wurde ein signifikanter Haupt-QTL auf Chromosom 6A für die Virusextinktion lokalisiert (LOD = 22.6, assoziierte Peakmarker RFL_Contig6053_2072 und Kukri_rep_c95718_868), welcher 38,4 % der phänotypische Varianz erklärt.
Ein Hauptziel dieser Arbeit war es weitere Resistenzquellen mithilfe eines phänotypischen Screenings aufzudecken. Dafür wurden 587 di-, tetra- und hexaploide Weizenakzessionen in Gazezeltversuchen mithilfe WDV übertragender Zikaden künstlich infiziert. In einer genomweiten Assoziationsstudie, welche 250 hexaploide Triticum-Akzessionen aus der Testkollektion umfasste, wurden unter Verwendung der 15k iSelect Markerdaten zur Genotypisierung Assoziationen zwischen Markern und Merkmalen für die WDV Resistenz detektiert. Die Phänotypisierung ergab 19 Akzessionen mit einer durchschnittlich geringeren Infektionsrate als ‘Mv Vekni’, welche die Spezies T. aestivum, T. vavilovii, T. boeoticum, T. macha, Ae. geniculata, Ae. bicornis und Ae. longissima umfassen. Hervorzuheben sind vier hexaploide Weizenakzessionen, davon zwei Triticum vavilovii (TRI 4630, Herkunftsland China; TRI 9632, ehemalige Sowjetunion) und zwei Triticum aestivum Akzessionen (PI 245511, Afghanistan; Sorte ‘Fisht’, Russland), die in dreijährigen Untersuchungen eine durchschnittlich niedrige Anzahl infizierter Pflanzen (4.4-5.7 %) und einen Relativertrag von 46.2-76.8 % im Vergleich zur Kontrolle aufwiesen. In der Assoziationsstudie konnten 47 signifikante Marker-Merkmals Assoziationen (FDR, α < 0.05), die 35 QTL Regionen repräsentieren, für die durch WDV beeinflussten Merkmale relative Pflanzenhöhe auf den Chromosomen 1B, 1D, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 6A, 7A, 7B (26 QTLs), relativer Ertrag auf den Chromosomen 1B, 2B, 3A (7 QTLs) und relatives Tausendkorngewicht auf Chromosom 5A (2 QTLs) detektiert werden, welche zwischen 7.0 % und 18.3 % der phänotypischen Varianz erklären.
In dieser Studie konnten genotypische Unterschiede hinsichtlich der Anfälligkeit gegenüber WDV im Weizen-Genpool nachgewiesen werden, welche sich unabhängig von der Ploidiestufe zeigten. Die identifizierten QTL Regionen für partielle WDV Resistenz in hexaploiden Triticum-Akzessionen stellen die Basis zur Entwicklung molekularer Marker für die markergestützte Resistenzzüchtung dar.The geminivirus Wheat dwarf virus (WDV) transmitted by the leafhopper Psammotettix alienus causes an economic important disease, especially in winter wheat and barley growing areas. Yield losses caused by insect-transmitted virus diseases are of increasing importance due to global warming. Climate change related higher temperatures in autumn and winter result in prolonged infection periods. One of only few known resistance sources for WDV is the partially resistant Hungarian winter wheat cultivar ‘Mv Vekni’ (Benkovics et al. 2010). To investigate the genetic basis of the partial resistance, two F2 populations comprising 157 plants in sum which derived from a cross between ‘Mv Vekni’ and the susceptible ‘Mv Regiment’ were inoculated by viruliferous leafhoppers in a greenhouse test. A genetic map was constructed based on SNP markers derived from the 15k iSelect Beadchip and QTL mapping was performed. A significant, major QTL was identified for the virus titre on chromosome 6A (QTLVxR-6A) with the peakmarkers RFL_Contig6053_2072 and Kukri_rep_c95718_868 at LOD = 22.6 explaining 38.4 % of the phenotypic variance with the positive allele derived from ‘Mv Vekni’.
In order to identify additional sources of resistance to WDV, 587 di-, tetra- and hexaploid wheat accessions were screened in gauze house inoculation tests using WDV carrying leafhoppers. An association subpanel of 250 hexaploid Triticum accessions was genotyped with the 15k iSelect data to detect MTAs for WDV resistance. The phenotypic screening revealed 19 accessions including T. aestivum, T. vavilovii, T. boeoticum, T. macha, Ae. geniculata, Ae. bicornis and Ae. longissima accessions with a lower average infection rate than ‘Mv Vekni’. In particular, two Triticum vavilovii (TRI 4630, China; TRI 9632, Former Soviet Union) and two Triticum aestivum (PI 245511, Afghanistan; cultivar ‘Fisht’, Russia) showing only 4.4-5.7 % infected plants and 46.2-76.8 % relative yield compared to the uninfected control based on average data from three test years were identified. In the GWAS, 47 significant MTAs (FDR, α < 0.05) representing 35 putative QTLs were detected for relative plant height on chromosomes 1B, 1D, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 6A, 7A, 7B (26 QTLs), relative yield on chromosomes 1B, 2B, 3A (7 QTLs) and thousand kernel weight on chromosome 5A (2 QTLs) explaining 7.0-18.3 % of the phenotypic variance. This study revealed that genotypic differences in susceptibility to WDV are present in the wheat genepool across different ploidy levels. The identified QTLs for partial resistance to WDV provide a starting point for the development of molecular markers for marker-assisted WDV resistance breeding
Potential and nutritional properties of local food plants from Angola to combat malnutrition − suitable alternatives to frequently cultivated crops
Get PDFThe human diet of the local population in the province Uíge, Angola mainly consists of carbohydrate rich plants originating from America or Asia. Acidic soils lead to various deficiency syndromes and low livestock yield. The aim of this study is to evaluate the nutritional potential of 14 native plants from Africa (Aframomum alboviolaceum, Aframomum angustifolium, Aframomum giganteum, Antidesma venosum, Clitandra cymulosa, Landolphia buchananii, Landolphia lanceolata, Landolphia owariensis, Oncoba welwitschii, Parinari capensis, Piper umbellatum, Pseudospondias microcarpa, Tristemma mauritianum, Vitex madiensis subsp. madiensis). The amino acid composition, beta-carotene, vitamin B1, B2, C and E content was determined for the respective edible plant part. Fruits of P. capensis were found to be rich in beta-carotene. The pulp of O. welwitschii shows a high nutritional value (high in vitamin B1, B2, C, E and in indispensable amino acids). Leaves of P. umbellatum are determined as convenient substitutes for the human nutrition containing beta-carotene, vitamin B1, B2, C and E. The integration and cultivation of studied plants indicate positive health effects, supplying different amounts of frequently lacking vitamins and beneficial ratios of indispensable amino acids. Studies examining dependencies between site location, ripeness, storage or transportation are urgently needed as they directly influence the micronutrient content
The impact of Mendelian genetics on the breeding of apple and sweet cherry
Get PDFMendels Einfluss auf die moderne Obstzüchtung ist unverkennbar. Die von ihm aufgestellten Vererbungsregeln haben es Züchtern ermöglicht, Kreuzungsprogramme gezielt zu designen, Vorhersagen über den möglichen Erfolg zu treffen und die Selektion von Nachkommen mit verbesserten Merkmalskombinationen mithilfe molekulargenetischer Marker kostengünstig und effizient zu gestalten. Am Beispiel des Apfels und der Süßkirsche als Vertreter für Kern- und Steinobst werden ausgewählte mendelnde Merkmale vorgestellt, die von besonderer Bedeutung für die Züchtung sind. Darüber hinaus wird der derzeitige Stand an molekularen Markern und genetischen Karten bei diesen Kulturen präsentiert. Sie beeinflussen die Effizienz in der Obstzüchtung enorm. Ihre Entwicklung wäre jedoch ohne Mendels Erkenntnisse nicht möglich gewesen. Beim Apfel, der bedeutendsten einheimischen Obstart, gibt es eine Vielzahl von wirtschaftlich interessanten mendelnden Merkmalen. Einige von ihnen, wie der Säulenwuchs, die rote Fruchtfleischfarbe, das Kältebedürfnis zum Brechen der Winterknospenruhe, die Samenlosigkeit der Früchte sowie gefüllte Blüten für den Anbau als Ziergehölz und die Resistenz gegenüber Schorf und Mehltau sind phänotypisch einfach zu erfassen. Eine Selektion auf der Basis des Phänotyps ist bei diesen Merkmalen meist problemlos möglich, wenngleich sie mithilfe molekularer Marker noch effektiver gestaltet werden kann. Andere Merkmale, wie die Resistenz gegenüber Insekten, verschiedenen Lagerkrankheiten oder der bakteriellen Feuerbrandkrankheit sind nicht so einfach anhand des Phänotyps zu bestimmen. Hier sind für eine erfolgreiche Züchtung molekulare Marker unabdingbar. Das gilt auch für die rote Färbung der Fruchtschale. Bei Süßkirschen ist die Situation sehr ähnlich. Zu den mendelnden Merkmalen mit ökonomischer Bedeutung gehören hier neben der Selbstfertilität auch die Mehltauresistenz und die Farbe der Fruchtschale.The influence of Mendel on modern fruit breeding is undeniable. The inheritance rules he established have enabled breeders to design breeding programmes in a targeted manner to make predictions about possible success and to select offspring with improved trait combinations using molecular genetic markers in a cost-effective and efficient way. Using the example of the apple and the sweet cherry as representatives of pome and stone fruit, we highlight selected Mendelian traits that are of particular importance for breeding. In addition, the current status of molecular markers and genetic maps and their enormous influence in efficient fruit breeding are presented. However, molecular marker progress would not have been possible without Mendel\u27s insights. In apples, the most important native fruit species, there is a large number of economically interesting Mendelian traits some of which are easy to phenotype. For example, columnar growth, red flesh colour, cold requirement for breaking winter bud dormancy, seedlessness of the fruits and double flowers for cultivation as an ornamental tree and resistance to scab and powdery mildew. Other traits, such as resistance to insects, and the bacterial disease fire blight and various storage diseases are not as straightforward to phenotype. This also applies to red colouration of the fruit skin. Nevertheless, in both situations, molecular markers are indispensable for successful breeding. This also applies to sweet cherries. In addition to self-fertility, powdery mildew resistance and fruit skin colour are among the Mendelian traits with economic significance in sweet cherry breeding
Monitoring of the development of honeybee colonies placed near apple orchards in South Tyrol during spring
Get PDFDiese Beobachtungen liefern Daten zur Volksentwicklung und zum Totenfall von freifliegenden Honigbienenvölkern im Einzugsgebiet des Südtiroler Obstbaus während des Frühjahrs. In diesem Monitoring überwachten wir Völker (AP-Gebiet und nicht AP-Gebiet), bei denen unterschiedliche Insektizideinsätze (mehr Einsätze im AP-Gebiet bei vergleichbaren Aufwandmengen für die Wirkstoffe Etofenprox und Chlorpyrifos-ethyl) in den Obstanlagen erfolgten. Die Volksstärken wurden mittels der Liebefelder Schätzmethode an fünf Terminen von März–Juni erhoben. Die Totenfallerhebungen hingegen erfolgten mindestens zweimal wöchentlich. Bei den Völkern aus dem AP-Gebiet (höherer Insektizideinsatz) konnten keine Unterschiede hinsichtlich der Häufigkeit oder Höhe der Mortalität im Vergleich zu den Völkern aus dem nicht AP-Gebiet festgestellt werden. An den Zeitpunkten, an denen eine deutliche Totenfallerhöhung festgestellt wurde, waren an Proben (aus beiden Gebieten in vergleichbarem Ausmaß) Rückstände von bienengefährlichen Pflanzenschutzmitteln festgestellt worden. In Bezug auf die Volksentwicklung konnten wir keine Unterschiede zwischen den Untersuchungsgebieten feststellen, welche auf den unterschiedlichen Insektizideinsatz zurückzuführen waren.This monitoring provides data on colony development and mortality in front of free-flying honeybee colonies in the vicinity of South Tyrolian apple orchards during spring 2014–2016. We compared colonies in two areas, differing in the type of insecticides applied: AP-area with more treatments with active agents harmful for bees (Etofenprox and Chlorpyrifos-ethyl) than in the non-AP-area. According to the Liebefeld Method colony strength was evaluated five times every year from March–June, whereas the collection and counting of dead bees occurred parallel to this at least twice a week. Colonies placed in the AP-area did not show an increased bee mortality compared to colonies from non-AP-area. We found, however, a relationship between increased mortality and residues of harmful insecticides on the bees, independent of the area. Nevertheless, we found no differences in colony development between the two investigated areas, which could have been assignable to the different use of insecticides
Survey about the dissemination of different cabin categories in plant protection of German practice
Get PDFDas Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) hat festgelegt, dass bestimmte Fahrerkabinen beim Einsatz im Pflanzenschutz geeignet sind, persönliche Schutzausrüstung zu ersetzen, die mit der Zulassung von Pflanzenschutzmitteln während der Anwendung vorgeschrieben sind. Diese Schutzwirkung wird seit 2017 für Fahrerkabinen der Kategorien 3 oder 4 (EN 15695-1/2017) und seit 2020 für geschlossene Kabinen, die über eine Klimaanlage sowie eine Zuluft-Filterung verfügen (BVL-Kategorie 2*), angenommen. Das Schutzniveau von Kat. 2* Kabinen wird aktuell in einem Forschungsprojekt untersucht.Vor diesem Hintergrund wurde eine Umfrage bei Praktikern durchgeführt, um mehr Informationen über die Verbreitung und Ausstattung von Traktorkabinen in der landwirtschaftlichen Praxis in Deutschland zu erhalten.Der Fragebogen gliedert sich in zwei Abschnitte. Im ersten Teil werden demografische Daten zur Person sowie Daten zur Struktur und Lage des Betriebs erfasst. Im zweiten Teil geht es um die technische Ausstattung und Nutzung der Fahrzeuge. Insgesamt konnten 4.199 gültige Fragebögen ausgewertet werden. Die Ergebnisse aus Teil 1 der Umfrage zur prozentualen Verteilung der beteiligten Betriebe über die Bundesländer und die repräsentierten Betriebsgrößen sind nahe an den statistischen Daten von Destatis. Größere Betriebe sind in dieser Umfrage leicht überrepräsentiert. Trotzdem liefern die Ergebnisse profunde Informationen über die Verbreitung von verschiedenen Kabinenkategorien in der landwirtschaftlichen Praxis im Pflanzenschutz in Deutschland.Die Auswertung zeigt, dass es in den letzten 10 Jahren zu einer signifikanten Zunahme von Kabinen der Kategorie 3 und 4 in der Praxis gekommen ist, mit einem etwas höheren Anteil bei den größeren Betrieben. In Bezug auf die Betriebsform ist der Anteil von Kategorie 3 und 4 Kabinen insbesondere im Obstbau, in den Spezialkulturen und bei den Lohnunternehmen höher. Die Umfrage lieferte weitere Ergebnisse, unabhängig von der Kabinenkategorie. Es zeigte sich, dass das Wechselintervall bei den Zuluft-Filtern in den meisten Fällen kleiner als 2 Jahre ist, dass 40% der Befragten angeben, ihre Kabinen nach der Applikation von Pflanzenschutzmitteln zu reinigen und knapp 90% der Anwender sich in ihrer Kabine gut gegen Pflanzenschutzmittel geschützt fühlen. Die Ergebnisse sind plausibel und decken sich mit früheren Annahmen. Mit der Veröffentlichung der Ergebnisse liegen jetzt stichhaltige Informationen zu diesem Thema vor.The Federal Office of Consumer Protection and Food Safety (BVL) specified that certain driver cabs are suitable to replace personal protective equipment prescribed with the approval of plant protection products during application. This protective effect has been accepted since 2017 for category 3 or 4 driver\u27s cabs (EN 15695-1/2017) and since 2020 for enclosed cabs equipped with air conditioning including an air filtration system (BVL category 2*). The protection level of cat. 2* cabins is currently being investigated in a research project. In this context, a survey of farmers was conducted to obtain more information about the distribution and equipment of tractor cabins in agricultural practice in Germany. The questionnaire is divided into two sections. The first part collects personal demographic data and data on the structure and location of the farms. The second part deals with the technical equipment and use of the vehicles. A total of 4,199 valid questionnaires were evaluated. The results from Part 1 of the survey on the percentage distribution of participating farms across the German Federal States and the sizes of farms represented are close to the statistical data from Destatis. Larger farms are slightly overrepresented in this survey. Nevertheless, the results provide profound information on the prevalence of different cab categories in agricultural practice in plant protection in Germany.The survey provided further results, regardless of the cab category. It showed that the replacement interval for cabin air filters is less than 2 years in most cases, that 40% of the participants indicated that they clean their cab after applying plant protection products, and that almost 90% of the users feel well protected against plant protection products in their cab. The results are plausible and in line with earlier assumptions. With the publication of the results, valid information on this topic is now available