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Weizenzüchtung
Fragen und Lösungsansätze aus Sicht der Praxis
ergänzend zu den Folien von H. Bürstmayr
Spezielle Pflanzenzüchtung – 05_A_Weizenzüchtung VL – HB S. 61-129
Franziska Löschenberger
seit 1995 Weizenzüchterin bei der Saatzucht Donau GesmbH&CoKG in Probstdorf
www.saatzucht-donau.at
Die Eckpfeiler der Züchtung:
• Schaffung von Variabilität
Weizen in Probstdorf seit 20 Jahren ausschließlich durch Kreuzungszüchtung!
Mutation (durch IFA - Tulln) – 1 Sorte behandelt - erstmalig bei SZD am Feld 2013
Frage: welche Eltern? maternale Effekte?-> Kreuzungsplanung ist wesentlich!
• Selektion - was in welcher Generation?
Feldselektion – Laboranalysen – Marker gestützte Selektion - Genomische
Selektion – Statistik!
• Vermehrung und Erhaltung
Weizen ist kein 100%-iger Selbstbefruchter! Probleme bei heißer Witterung und Stress;
genotypische Unterschiede in der Offenblütigkeit / Neigung zu Fremdbefruchtung
Verweise auf die Vorlesungsunterlagen von Hermann Bürstmayr (HB – VL – Folie – Nr. in blau)
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
1
Die grüne Revolution bei Weizen
•
1943 -Rockefeller Foundation und Regierung von Mexiko gründen das
“Office of Special Studies”
• 1944 - Norman Borlaug beginnt in der Weizenzüchtung
• 1963 – Borlaug fährt nach Indien – bringt Saatgut aus Mexiko nach Indien und Pakistan
• 1966 - CIMMYT wird gegründet – Borlaug wird Direktor des Weizenprogramms
• 1978 – Nobelpreis für Norman Borlaug
• www.cimmyt.org
www.wheat.org
CGIAR – Consultative Group on International Agricultural Research
• „Gene der grünen Revolution“
o Rht – Gene „Reduced height“
o
(VL – HB – S. 112)
Erhöhung der Standfestigkeit und des HI (Harvest Index) - > ermöglichten höhere N Düngung -> massive Ertragssteigerungen; Indien Selbstversorger bei Weizen
o 1B/1R – Translokation: (VL – HB – S. 63)
o
Auf dem Roggenchromosomenschenkel sitzen mehrere Resistenzgene:
o Pm8, Lr26, Yr9 , Sr31 – diese Gene sind alle schon durchbrochen
o Hinweise auf besseres Wurzelsystem von 1B/1R – Sorten -> Trockenresistenz
o aber: mangelhafte Backqualität – Secaline anstatt Gluteninen auf Chr. 1B
mit Proteinelektrophorese oder molekularen Markern nachweisbar (VL – HB – S. 101)
o Photoperiodische Insensitivität – ermöglichte „Shuttle-breeding“ Nord-Süd
Grüne Revolution
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
2
Die grüne Revolution bei Weizen
In vielen Ländern wurde der Hunger erfolgreich bekämpft
Indien = weltweit drittgrößter Weizenproduzent nach EU-27 und China
• Kritikpunkte:
– Verdrängung von lokalen, stressresistenten Sorten und Landrassen
– Einengung der genetischen Vielfalt
– Sorten vorwiegend für Bewässerung und hohen Input geeignet
negative Umweltfolgen: z.B. Stickstoff - Auswaschung
– Kurzstrohgene Rht-B1b und Rht-D1b sind Giberellinsäure-insensitiv
negativer Effekt auf Koleoptilenlänge und Triebkraft
– negative Effekte der Kurzstrohigkeit auf Fusariumtoleranz
• Neue Ansätze: http://www.icarda.org/second-green-revolution
http://ccafs.cgiar.org/bigfacts/#theme=mitigation
– Integrierte Ansätze – den ganze Betrieb einbeziehen
– auch Strukturaspekte und soziale Aspekte
interdisziplinär – Politik – Landfrauen
– Trockenresistenz - Schwerpunkt - ärmere Landwirte in Trockenregionen
Grüne Revolution
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
3
Saatzucht Donau – Trial locations
Austria
Variety registrations in Austria – 2003 -2014
Winter wheat – Saatzucht Donau
Green = SZD program
2003
ANTONIUS
ASTARDO
GLOBUS
FALKETTO
2004
LUKAS
AUROLUS
PIRENEO
2005
2006
2007
PHILIPP BITOP
BLASIUS
STEFANUS RAINER JENGA
VITUS
MULAN
PAPAGENO
2008
2009
2010
MIDAS
VULCANUS LUCIO
LUKULLUS FULVIO
SAILOR
PANNONIKUS ARNOLD
BALATON PEDRO
FIDELIUS HENRIK
IMPULSIV
PEPPINO
YELLO
2011
ANGELUS
TOBIAS
RICHARD
JUSTINUS
ROSSO (ES)
SKORPION
2012
ALBERTUS
ADESSO
LAURENZIO
PLINIUS
2013
2014
ALFREDO
MESSINO
ROLAND
CERASO
GREGORIUS (ES) DOMINIKUS
FLORENCIA
FRISKY
SIEGFRIED
5
73 SZD Winter wheat variety registrations
out of Austria 2003-2015
Ungarn
Slowenien
Kroatien Tschechien Slowakei
Serbien
DUNAI (03) SOISSANA (04) SOISSANA (04) HELMUT (08) BALATON (08) BALATON (08)
SIXTUS (03) DUNAI (05) VALERIUS (05) FABIUS (13) RAINER (08) KOMAROM (09)
TACITUS (09) GALLUS (09)
CORNELIUS (05) ANTONIUS (05) AGILANA (05)
BITOP (05) VALERIUS (05) TACITUS (09)
PANNONIKUS (10) MIDAS (12)
GALLUS (10) AMICUS (12)
BALATON (06) BALATON (08) CORNELIUS (09)
BICALLA (06)
GALLUS (10)
MIDAS (10) GALLIO (13)
HUBERT (11)
KOMAROM (08)
ANTONIUS (10)
WENZEL (08)
FIDELIUS (11)
KOMAROM (10)
MIDAS (11)
LUKULLUS (11)
VULCANUS (08)
MIDAS (09)
AMICUS (12)
KOMAROM (11)
RAINER (09)
AMANDUS (13)
FULVIO (13)
GALLIO (13)
FIDELIUS (11)
AMICUS (12)
JUSTINUS (13)
GALLIO (12)
TAMINO (14)
UBICUS (13)
Ukraine
Schweiz
Polen
Frankreich
Litauen
Kanada
Türkei
FIDELIUS (12) RAINER (11) FIDELIUS (10) ANTONIUS (05) FIDELIUS (13) BALATON (11) MIDAS (14)
TACITUS (12)
TACITUS (13) GALLUS (14)
MIDAS (14)
BALATON (14)
LUKULLUS (14)
PANNONIKUS (14)
AMANDUS (13)
OCTAVUS (13)
TAMINO (13)
BALITUS (14)
GAUDIO (14)
GUIDO (14)
6
Stammbaum in Probstdorf gezüchteter Winterweizen
rot= Probstdorfer Sorten;
Eintragungsjahr, Land und
Qualitätsgruppe
Purdue 5517
Extrem 1967 (7)
Bezostaja 1
grün= SZD Sorten,
Eintragungsjahr, Land und
Qualitätsgruppe (Q)
Diplomat (7)
Artemovka
Neuhof 1
Bezostaja 1
Mexico 40
HP 35719
Pokal 1980 (6)
Kavkaz
1RS
Perlo 1978 (8)
Sava
Format
Merlin
Extrem 1967 (7)
Agron 1980 (8)
Karat 1977 (7)
Diplomat (7)
HP/Extrem
Monopol
Martin 1983 (8)
Kranich (1)
Amadeus 1986 (8)
+/-1RS
Kronjuwel (4)
1RS
P 9928, 9128
Expert 1987 (8)
Capo 1989 (7)
und Schwestern
P 9094, P 9097
Leopold 1993 (7)
Severin (9)
Georg 1993 (8)
NR 167/86
F1
Titus
Perlo
Monopol
x P837
Josef 1993 (7)
Carlo 1999 H
Carolina 2001 H
Aurus
Maris Huntsman
Stefanus A05 (7)
P 9130
Fabula 2002 H
Carolus (8)
Sixtus 2003 H
Monopol
Soissons
Titus (3)
Tambor
9424
Antonius (8) A03,
Alidos
9217
Ares (5)
Philipp 2005 (7)
Astardo 2003 (8)
Bitop 2004 H, 2006 A
Farmer (7)
Cato
Pireneo 2004 (8)
F08
3210
Achat 1997 (7)
Granat 2000 (7)
Caribo (4)
Saturnus (7)
A00, H02
Valerius 2005 HR
Aurolus 2004 (6)
Oracle
Victo
Lukas 2004 (7)
Furore 1998 A (7)
2000 H
Dunai 2003 H
Enno
Soissana 2004 SLO
+ HR
NS 97/132
Cornelius 2005 H
Ludwig 1997 (7)
AT, D, H, PL, CZ, HR,SLO
Altos
Komarom 2008 H
Pegassos
Stamm
Vitus
Dream
Rainer (6) A06, SK08,
Elternmix
H09, CH11
Balaton (3) H06, A08,
SLO08, SK08, CDN11,
UKR 14
Blasius 2007 A (7)
Laurenzio A12 (7)
Pannonikus (7)
A08, SK10, UKR 14
Fidelius (3) A08, H11
Lukullus A08
(7), UKR 14
Midas (7) A08,
H09, HR09,
SK10, SRB12, TR
13, UKR 14
Tamino H 2013,
SK 2014
Balitus
H14, RO 14
Tacitus SK09, LT13
Apache
Peppino 2008 (7)
Gallio H12,
Impulsiv Gaudio
2008 A H 2014
(9)
SK13
Adesso (8) A12
Globus
Abbot
Wenzel H08
Arnold (8) A09
Stamm
Tobias (8) A11
Angelus(7) A11
Lucio A10 (7)
Mulan
Messino (7) A
2014
Fulvio (7) A09,
SK13
Vulcanus (7) A09,
H08
Amicus
H12, SRB12
Albertus (9) A12
Guido H 2014
Mv Walzer
Roland (7) A 2013
Schaffung von VariabilitätKreuzungsplanung
• Entscheidender Faktor zum Gelingen eines Zuchtprogramms!
– erfolgreiche Kreuzungen – „Gebrauchskreuzungen“ Beste x Beste
Spannungsfeld: * Einengung der genetischen Variabilität
* Einbringen neuer Gene (Pre-breeding -> Unis, Institute!)
* Verbot oder Erlaubnis zum Kreuzen – MTA = „Material Transfer Agreements“
Wie finde ich die richtigen Geniteure?
1.
2.
3.
4.
5.
Beschreibende Sortenlisten (www.ages.at)
(www.bundessortenamt.de)(www.arvalisinstitutduvegetal.fr)
Wertprüfungsdaten aus verschiedenen Ländern
Internationale Ringversuche (CIMMYT,.. private Ringversuche,
Ringtests im Rahmen von Forschungsprojekten)
Züchteraustausch von Linien zur Prüfung und Vertretung
Eigene Internationale Versuchsserien (u.a. in Projekten)
Schaffung von Variabilität - Kreuzungsplanung
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
8
Welche Merkmale sind wichtig? ergänzend VL – HB – S. 98
• Merkmale, welche im Zielgebiet / in den Ziel-Umwelten
eine Rolle spielen – praktisch: in Wertprüfungen untersucht werden
– in Österreich sehr umfassende Wertprüfung (www.ages.at)
-
> http://www.baes.gv.at/pflanzensorten/oesterreichische-beschreibendesortenliste/getreide/winterweizen-winterweichweizen/sortenbeschreibung-winterweizen/
Merkmale Österreichische Beschreibende Sortenliste (ÖBSL):
17 agronomische Merkmale:
VERGILBUNG ZUM SCHOSSEN
AUSWINTERUNG (FROST)
ÄHRENSCHIEBEN
REIFEZEIT (GELBREIFE)
WUCHSHÖHE
LAGERUNG
AUSWUCHS
VIRÖSE VERZWERGUNG (BYDV, WDV)
MEHLTAU
BRAUNROST
Merkmale ÖBSL
GELBROST
SCHWARZROST
SEPTORIA NODORUM (BLATTFL.)
SEPTORIA TRITICI - BLATTDÜRRE
DTR - BLATTDÜRRE
ÄHRENFUSARIUM
KORNERTRAG - TROCKENGEBIET
KORNERTRAG - ÜBRIGE LAGEN
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
9
Welche Merkmale sind wichtig? ergänzend VL – HB – S. 98
Fortsetzung:
Merkmale Österreichische Beschreibende Sortenliste (ÖBSL):
16 Qualitätsparameter:
TAUSENDKORNGEWICHT
HEKTOLITERGEWICHT
MEHLAUSBEUTE
KORNHÄRTE (GRIFFIGKEIT)
ROHPROTEIN
FEUCHTKLEBER
QUELLZAHL Q 0
SEDIMENTATIONSWERT
FALLZAHL
WASSERAUFNAHME (Far., Ext.)
TEIGSTABILITÄT (Far.)
TEIG-QUALITÄTSZAHL (Far.)
TEIGDEHNLÄNGE (135 min)
DEHNWIDERSTAND (135 min)
TEIGENERGIE (135 min)
RMT-BACKVOLUMEN
--> BACKQUALITÄTSGRUPPE
Merkmale ÖBSL
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
10
Negative Beziehung zwischen Ertrag und Proteingehalt
-- > Korrelationsränder beachten!
Qualitätsweizen Gruppe 7 – 9 (ÖBSL 2013)
Arnold (Q8) Albertus (Q9)
Erla Kolben (Q9)
Zulassung 1961)
Tobias,Pireneo (Q8)
Lukullus (Q7)
Laurenzio (Q7)
1=hoch
Proteingehalt
Midas (Q7)
Atrium (Q7)
Ertrag 1= hoch
Merkmale ÖBSL
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
11
2
1
1
5
5
3
6
7
8
8
7
2
2
4
2
2
3
2
6
4
7
7
7
7
4
2
3
5
3
3
3
5
3
4
6
2
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5
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4
3
1
3
2
6
5
4
3
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4
5
6
6
5
3
3
6
3
3
5
5
2
3
6
2
7
5
7
3
3
2
3
4
3
5
5
3
4
6
3
6
5
6
3
5
3
5
1
3
4
1
2
2
6
2
6
6
6
2
6
3
1
6
1
2
1
7
1
2
2
6
6
6
4
HÄRTE
PROT
KL%
* Beschreibenden
Sortenlisten
! - zusätzliche Merkmale !
• Daten aus eigenen Versuchen
• Ringtests
• + molekulare Markerdaten!
AL_PL
5
AL_W
3
KORN
4
ERTRAG WEST
5
ERTRAG OST
4
BACKVOL
6
PROM.BON
FUS
4
E_E
SEP_TRIT
6
DW
SEP_NOD
2
Einstufung von
Kreuzungseltern
augrund Daten aus:
DL
HTR
1
Far.QZ
SR
4
F_Stab
GR
5
H20
BR
2
FZ
MT
3
ZEL
LAG
2
SDS
WUH
3
MEHLAB
3
PEDIGREE
NS-40-S
ÄS
MV09-09
4
HLG
Midas
BESTO
Lukullus
5
TKG
Gallio
WUFO
Fidelius
VIGOR
Amandus
K
K
G
K
G
G
G
G
G
WINT
Aprilio
K/G
PEDIGREE
AMICUS
Basis der Kreuzungsplanung:
AMICUS
5
3
3
5
5
4
3
3
2
6
2
2
4
2
2
2
4
2
5
3
2
Aprilio
5
5
5
7
7
7
5
7
4
7
7
7
5
3
7
6
7
1
1
5
3
Amandus
2
4
6
3
6
5
5
6
5
5
7
5
6
6
7
7
6
1
4
2
6
3
Fidelius
3
5
4
2
8
7
5
5
4
6
7
7
7
3
5
7
7
2
5
3
6
6
Gallio
3
3
3
3
4
2
4
3
3
2
3
3
4
3
2
1
2
3
8
2
2
3
Lukullus
3
2
2
4
4
3
3
2
3
4
2
2
3
4
2
3
4
3
4
1
3
3
Midas
3
3
3
3
5
5
3
3
3
5
4
4
4
5
3
3
4
2
3
1
5
3
MV09-09
6
5
6
7
5
6
7
6
4
7
8
8
8
8
8
8
NS-40-S
5
4
5
3
8
8
5
3
8
4
5
5
5
5
5
5
6
4
Schaffung von Variabilität - Kreuzungsplanung
4
3
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
12
Kreuzung von Qualitätsweizen mit sich ergänzenden Eigenschaften
z.B.: Kreuzung D294 im Jahr 2002 – > Zulassung Adesso 2012, Alfredo 2013
Kreuzungsplanung mit APS (ÖSL) der Eltern
Altos x Astardo
Adesso (APS in ÖSL)
Alfredo (APS in ÖSL)
9
BQG(8,7)
8
Wuchshöhe
A s ta r d o - A P S
7
(6,7)
Auswuchs (5,4)
6
Fallzahl , Lagerung (4; 2,5) Reife,Ertrag(2,4) (7,3)
Auswinterung (2;2)
5
Ährenschieben (3,6)
4
M ehlausbeute(5,5)
3
BRST, P ro t, Kl%
2
Q0,Sedw,E-Ext,BVOL
DL - Ext (2,2)
(2,1,1,2)
(4,2,5,3)
1
0
0
1
2
3
4
5
6
(5,3,3)
(3,3,3)
7
8
Altos - APS
Transgression: Ährenschieben, Sedimentationswert, Energie im Extensogramm, Ertrag
Transgression: Standfestigkeit, Ertrag
Schaffung von Variabilität - Kreuzungsplanung
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
13
wichtig: Pedigree- Information zu den Kreuzungseltern
Analyse der genetischen
Distanz aufgrund
molekularer
Markerdaten; z.B.
„Genotyping by
Sequencing“
oder SNP-arrays
(Illumima, Affymetrix)
Berechnung von
„Superior Progeny
Values“ aufgrund
genomischer Daten für
die Kreuzungsplanung
(Ametz, Diss BOKU 2015)
Schaffung von Variabilität - Kreuzungsplanung
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
14
Superior progeny value
• Proposed by Zhong and Jannik (2007)
• Linear combination of the mean of the
progeny of a cross and their standard
deviation
Ametz, 2015
15
Ametz, 2015
16
Mean progeny
Marker effects of the GS model
Genotypes
GEBV
P1
P2
MP
(-1 + 0)/2=-0.5
Ametz, 2015
17
SPV
• SPV = µ + iσ
• Same SPV can result from different combinations
of mean and sd
– SPV1: 2.257665 = 0.52 + 1.4*1.241189
– SPV2: 2.257665 = 1.20 + 1.4* 0.755475
→
Tradeoff between safe and potential
performance
Ametz, 2015
18
References
• Zhong, S. and Jannink, J.-L. Using quantitative
trait loci results to discriminate among crosses
on the basis of their progeny mean and
variance. Genetics, 177(1):567–76, 2007.
• Endelman, J. B. Ridge Regression and Other
Kernels for Genomic Selection with R Package
rrBLUP. The Plant Genome Journal, 4(3):250,
2011.
Ametz, 2015
19
Kreuzungsplanung - Selektion – Wissen um die Physiologie: ergänzend VL – HB – S. 99
Sink: - Ähre: Kornzahl pro Ähre x Tausendkorngewicht – leicht zu selektieren!
- Anzahl Triebe pro Pflanze - Bestockungsneigung – weiteres Selektionsmerkmal
- > nicht der grundlegend limitierende Faktor (doch für die Selektion wichtig!)
Source: - hier liegen Limitierungen – z.B. Photosynthese-Effizienz (C3)
Ansätze: Chlorophyllmessungen, Nah-Infrarot Methoden – Spectral Imaging....
Partitioning: Translokation der Nährstoffe aus Wurzel, Halm, Blatt, Spelzen... -> Korn
Yield potential = Light Interception x Radiation Use Efficiency x Harvest Index
20
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
Fig. 2 aus: Reynolds et al 2011 Journal of Experimental Botany 62: 439-452 Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
Wichtig – ständige Analyse des Zuchtverlaufes - -> Verbesserungen
Frage: Einfachkreuzung oder Dreiwegekreuzung?
Winterweizensorten der Saatzucht Donau
Kreuzung
Jahr/Code
1996 X
1997 Y
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
Anzahl davon mit F1
Anzahl Sorten
Kreuz- (=Dreiwegepro Kreuzungsungen
Krzg)
%
jahrgang
%
Bemerkung
185
50
27
1
0,005
219
55
25
6
0,027 1997 + 1998: ein sehr erfolgreicher Elter eingekreuzt!
Z
A
B
C
D
E
F
250
245
565
678
461
678
630
54
82
83
303
116
176
222
22
33
15
45
25
26
35
13
1
2
2
3
4
5
2005 G
2005 G
Gesamt
939
865
4850
212
405
1758
23
47
36
5
?
42
0,052 erstes Jahr mit "EDV-Kreuzungsplanung"
0,004
0,004
0,003
Aus dem Kreuzungsjahrgang 2005 sind
0,007
0,006 zwei weitere Sorten im Wertprüfungsverfahren
0,008
0,005
?
6 Linien in div. Wertprüfungen + 3 Linien
0,009
-- > Resultat: ca. 1 Sorte pro 100-200 Kreuzungen
bis 2014 alle Zulassungen aus Einfachkreuzungen!
Aufgrund dieser Analyse mache ich
seit meiner ersten Vorlesung 2013 nur mehr Einfachkreuzungen
Kreuzungen – Analyse der Ergebnisse
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
21
Wichtig – ständige Analyse des Zuchtverlaufes - -> Verbesserungen
Frage: Eigenes oder fremdes Zuchtmaterial einkreuzen?
SZD WW-Kreuzungen von 1996 bis 2003: 3281
SZD-Sorten Zulassungen 2005-2012
ExE
gesamt 29 Sorten
2 Sorten
19 Sorten
8 Sorten
ExF+FxE
FxF
gesamt 25 Sorten
ExE
vgl. erweitert nach Hänsel:
Probstdorfer WW Sorten 1953 - 1997
2 Sorten
18 Sorten
5 Sorten
E x F, F x E
FxF
Anzahl Winterweizenkreuzungen
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
936
678
678
565
865
702
630
605
656
605
591
490
461
250 245
185 219
Jahr
Kreuzungen – Analyse der Ergebnisse
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
22
Selektion
Zuchtschema
Auswirkung auf die Umfänge
Prozent brauchbare Genotypen
Genorte F2
F3
F4
5
10
24
5,6
10
0,9
21
0,24
0,01
6
0,32
für Selektion nötige Umfänge = ca. 2,5x
DH
F2
F3
DH
3
0,10
11
44
26
275
80
2560
1051
48357
5242880
0,0006 0,00005
Übliche Umfänge pro Kreuzung:
(Zuchtschemata VL-HB-73-85)
F2–Ramsch -> Einzelkornsaat (EKS) in F3 ca.1000–2000 EP (Einzelpflanzen)
F2 – Ähren aus Ramsch geschnitten -> ohne Kornselektion als F2-ÄNKS in F3-Reihen
Umfänge insgesamt Weizenzuchtprogramm Probstdorf:
F2-ÄNKS ca. 25.000 angebaut -> sel. 10%
ca. 25.000 F3 – Ähren geschnitten (~2500 x 10Ä)-> strenge Kornselektion
F3-ÄNKS ca. 15.000 angebaut in F4-> ca. 2500 geerntet -> ca. 2000 angebaut in F5
Selektion – Zuchtschema
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
23
The „fastest possible“ conventional Breeding scheme for winter wheat at SZD
1st year
Winter
Crossing
F1
2nd year F2
3rd year
4th year
5th year
(AxB) or (AXB)xC
Hybridgeneration in Chile
Planted after vernalisation and/or sown
early in spring
Grown in field crossing block
and in greenhouse
Änderung zu
VL – HB S. 84:
F2 als ÄNKS!
Reselektion ab F4
Single ears are cut
Single ear rows in block: scoring of
heading, disease resistance; field and grain selection
9 ears are cut from each selected row
F3
Single ear descendants
in block with double row units;
scoring of heading, diseases etc.
grain selection; TKW; quality analysis
F4
F5
threshed yield
6th year
parents
F6
unreplicated yield trials
ears
ears
OBS - First yield trial
in Austria in standard design
OBS Turkey + 2 loc. OBS AT;
for yet less homogeneous materials:
retest only in Austria and retrieve
new lines (2 additional years needed)
YOUNG TRIAL:
9 locations for yield and quality test; ears as 30
double rows in block
single ears are cut in 4 marked rows
4 sublines
PRECOMMERCIAL WHEAT TRIAL:
18 location replicated yield test plus block small
multiplication (klV) and elite line retrieval (SE-Block);
yield and quality test of sublines in Austria; if not yet
homegeneous: 2 additional years needed
7th year F7
marked rows :
9 single ears are cut before
sickling the double rows;
Resown: 6 Double-rows
DNA
sampling
for GS
ears in block for reselection
SE-Block
replicated yield trials
8th year
9th
year
10th
F8
F9
year F10
klV
klV
1st year of official
trials
material continues yield testing in
Austria; sometimes subline
selection; delivery to additional
partners for testing
2nd year of official
trials
3rd year of official
trials
Variety registration
klV
klV
klV + SE continue as before;
Additional large multiplication, approx 0,5 ha
SE
for promising varieties large multiplication on several hectares
24
Breeding scheme with DH (doubled haploids) in Winter wheat
year 1
A x B or
(A x B) x C
Cross
Winter
Hybrid generation
F1
parents
in greenhouse at Probstdorf
or in field in crossing block
in greenhouse as „anther donor plants“
important: slow and optimal growth conditions to have strong plants
year 2 DH1 anther culture, regeneration of plants, vernalisation at 4°C,
planting to soil in pots, ploidy analysis, partly treatment with
colchicine; in october: planting to the field
year 3 DH2
DH‘s – single plants in the field
harvest: up to 12 good spikes per single plants
Plant descendents in block sowing:
“DH-Blocks “ awned and awnless material is separated
1 m2 at Probstdorf and 0,5m2 for observation at AUM+WEIK
field selected lines: harvest ; graincore
Analysis: TKW, Protein, SDS-Sedimentation, FN
year 4 DH3
Block 1
harvested seed
year 5
3 locations yield trial – each one replication
aditional observation plots for disease resistance
to fusarium head blight and yellow rust
diverse Q-Analysis from harvested material
DH4
harvested seed
year 6 DH5
ears
klV
(+year 7)
3 Jahre offizielle
Wertprüfung (WP)
Zulassung nach 8 Jahren
Doppelhaploide
Test on up to 10 locations (YOUNG) or
18 locations (PRECW)
Block for maintenance breeding
or small multiplication plots for seed production for
official test
Erhaltungszüchtung (für Homogenität) und
Vermehrung wie bei modifizierter
Pedigreezüchtung!
jedoch: Testung von Sublinien fällt weg!
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
25
Doppelhaploide - DH
ergänzend zu VL – HB – S. 78-79
Stand der Technik der letzten 2 Jahrzehnte bei Weizen = Mehrzahl der
Züchter machte Weizen – Mais – Technik („wide cross + embryo rescue“)
neu: Rück-Umstieg auf die Antherenkulturmethode
(z.B. SU-Biotech GmbH in Gatersleben)
Vorteile der Antheren- oder Mikrosporenkultur gegenüber Weizen-Mais-Bestäubung:
große Anzahl an Mikrosporen –> hohe theoretisch mögliche Ausbeute
Doppelhaploide
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
26
in vitro anther culture – transfer to regeneration medium
planting doubled haploids to the field Okt 13th, 2010
Um Vermischungen zu vermeiden:
Gesicheltes in
- Plastikwannen
- in Säcken
- in Dreieckstüchern
Transportieren
Zuchtschemata: VL – HB – 73-85
29
Methoden der praktischen Getreidezüchtung nach Schachschneider 2012* (mit %)
"klassische" Neuzüchtung von Sorten:
Vorzüchtung/Ausgangsmaterial:
Selektion mit molekularen Markern:
Transgene Eigenschaften (GVO):
85-95%
3-10%
0-10%
0-5%
Welche Eigenschaften können nicht aus dem arteigenen Genom heraus rekombiniert werden?
Herausforderung Erhaltungszüchtung: ca. 15-30 % der Arbeit!
- auf Basis von Ährennachkommenschaften Schema VL – HB S. 85
- auf Basis von Einzelpflanzen-Nachkommenschaften (schneller! -in Frankreich üblich)
Spaltendes Material –> homogenisieren, reselektieren
Nicht mehr spaltendes Material: Vermischungen, Fremdbefruchtung!
DUS – Kriterien müssen erfüllt werden – jedoch: eine gewisse Heterogenität in der
Sorte kann diese stabiler machen -> Mehrliniensorten
Probstdorfer Sorte Perlo: 4 Linien, welche separat erhalten wurden
1990 - er Jahre: Die DUS wurde strenger (Internationalisierung, CPVO). Dies führte zu einem
höheren Anteil an Ein-Liniensorten. Die Registerprüfung dauert 2 Jahre und beginnt in WP 2.
Muster der WP1 der Einsendung werden der WP2 gegenübergestellt und auf Beständigkeit
geprüft. Oftmals wird in WP1 noch nicht völlig sauberes Material geprüft, dies verschafft einen
wichtigen Zeitvorsprung. -> Vorteil einer 3-jährigen Wertprüfung (≠Frankreich 2 Jahre)
* Schachschneider 2012 - http://media.repro-mayr.de/94/543694.pdf Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
30
Botanische Sortenbeschreibung
Sorte Albertus Zulassung Dez. 2012
* CPVO=Community Plant
Variety Office ->
EU - Sortenschutz
*
DUS – Registerprüfung
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
31
DUS – Distinctness- Uniformity-Stability
Registerprüfungs – Merkmale - Beispiel
DUS – Registerprüfung
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
32
DUS – Distinctness- Uniformity-Stability
Registerprüfungs – Merkmale - Beispiel
DUS – Registerprüfung
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
33
DUS – Distinctness- Uniformity-Stability
Registerprüfungs – Merkmale - Beispiel
DUS – Registerprüfung
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
34
Selektion – welches Merkmal wann?
•
Merkmale mit hoher Heritabilität:
– Wuchshöhe
– Ährenschieben / Reifezeit
– Ährenmerkmale – Ährenfertilität (Kornzahl/Ähre)
– Kornmerkmale: Kornfarbe, Kornform, Tausendkorngewicht
möglichst früh selektieren
•
Merkmale mit geringer Heritabilität (Ertrag):
Frühe Abtestung von Ertrag und Qualität gemeinsam + genomische Selektion GS
Heterosiseffekte und Aufmischeffekte bei noch spaltendem Material
die „Brauchbaren“ werden gefunden
die „Unbrauchbaren“ werden eliminiert!
•
K.O. – Merkmale – wo möglich vor der Ertragsprüfung und vor der GS selektieren!
z.B. Mindestqualität wie HLG; Fallzahl
Mindestmaß an Krankheitstoleranz
In ganz jungen Generationen „Wahrscheinlichkeiten verschieben“;
„Brauchbare“ anreichern
Herausforderung: Optimierung des Zuchtschemas mit genomischer Selektion
Kosten/Nutzen: GS kostet so viel wie 1-2 Parzellen!
DUS – Registerprüfung
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
35
What is genomic selection
A new method of marker assisted selection (MAS)
MAS
Single markers associated
with single large effects
GS
Many markers including
those with little effects
Two stage approach
1. Identify QTL
2. Estimate effect
Identification and
estimation of marker effects
simultaneously
Jannink, Jean-Luc, Aaron J. Lorenz, and Hiroyoshi Iwata. "Genomic selection in plant breeding: from
theory to practice." Briefings in Functional Genomics 9.2 (2010): 166-177.
Ametz, 2015
How does it work
• “GS is a statistical approach that utilizes all
available genome-wide markers simultaneously to
estimate breeding values or total genetic values.”
Kumar, Satish, et al. "Towards genomic selection in apple (Malus× domestica Borkh.) breeding programmes:
prospects, challenges and strategies." Tree Genetics & Genomes 8.1 (2012): 1-14.
Heffner, Elliot L., Mark E. Sorrells, and Jean-Luc Jannink. "Genomic selection for crop improvement." Crop Science
49.1 (2009): 1-12.
Ametz, 2015
Boniturschemata
VL – HB – S. 114-123
Wichtige Krankheiten
anschaulich mit Fotos!
http://www.cost860.dk/publications/handbook/
Mehltau – Bonitur
AGES 2002: Methodenbuch Sortenwertprüfung
Merkmale - Selektion
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
38
Ankara – at Cimmyt station 1.6.2011 – yellow rust differentiation
SZD Zuchtstation Reichersberg –
Anton Neumayer führt jährlich
künstliche Inokulationen mit
Gelbrost- und
Fusarium
an 0,5m2 Beobachtungsparzellen durch
wichtig: ein Feld nahe dem Inn
umgrenzt von Auwäldern – dadurch
mit natürlicher hoher Luftfeuchtigkeit
40
Labor - Auswuchstest :
Fallzahl:
Aktivität der Alpha-Amylase
62 sec.=Minimum
450 sec. = extrem hohe Fallzahl
weitere
Qualitätsuntersuchungen
siehe VL – HB – S. 101-108
bei zu guten Werten
keine Diefferenzierung
und lange Analysendauer!
Merkmale - Selektion
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
41
Möglichkeiten für eine Hybridzüchtung bei Weizen
ergänzend
VL – HB – S. 86-90
Schachschneider 2012 - http://media.repro-mayr.de/94/543694.pdf / Weizenzüchtung Fragen aus der Praxis - F. Löschenberger
42
Sechs neu eingetragene Hybridweizen
in Frankreich. 25.01.2013
•
•
•
•
Saaten-Union
Die
hat sechs neue Hybridweizensorten eingetragen. Drei dieser
Sorten - Hyfi, Hyrise und Hypod - werden ab 2013 auf den Markt kommen.
Nach Angaben des Saatgutunternehmens zeichnet sich der frühe Brotweizen Hyfi durch sein hohes
Ertragsniveau und seine breit abgesicherte Gesundheit aus. Der sehr geringe Unterschied in der
Ertragsleistung zwischen "behandelten" und "nicht behandelten" Flächen vereinfacht die
Modifizierung der Fungizidprogramme. Hyrise und Hypod sind sehr ertragsstarke, robuste
Qualitätsweizen mit hoher Backqualität. Nach Angaben der Saaten-Union ist die späte Weizensorte
Hyrise besonders gut für eine frühe Aussaat im Norden Frankreichs geeignet. Der mittel-späte,
gelbrostresistente Hypod stellt sein optimales Ertragspotential dagegen in den nördlichen
Küstenregionen unter Beweis.
Drei weitere, erst vor Kurzem eingetragene Hybridweizen, durchlaufen zurzeit zusätzliche Versuche
bei Vertriebsunternehmen: Hyspeed, ein für die südfranzösischen Märkte geeigneter QualitätsBrotweizen, sowie Hyxtrem und Hylux, die für die nördlichen Regionen eingetragen sind. Die
beiden letztgenannten Sorten weisen ein bemerkenswertes Verhalten gegenüber Fusariosen auf.
Die Vorzüge dieser neu eingetragenen Sorten bestätigen die Überzeugung der Saaten-Union, dass
Hybridweizen geeignet sind, die Herausforderungen der neuen Landwirtschaft anzunehmen. Die
Landwirte haben diese Vorzüge registriert, denn für 2013 sind bereits knapp 200.000 ha mit
Hybridweizen bestellt.
Hybridweizen
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
43
DuPont Pioneer - Ein weiterer Riese investiert in Hybridweizen
20.05.2013
•
•
•
•
Nach Syngenta und Bayer beabsichtigt nun auch DuPont Pioneer
Hybridweizen zu entwickeln.
Das Unternehmen DuPont hatte 2002 seine Hybridweizensparte abgegeben und
einige Jahre später das einzige zurzeit zugelassene Gametozid, Croisor®, an die
deutsche Züchtergruppe Saaten-Union verkauft. Mit der Ankündigung eines
zukünftigen Forschungs- und Entwicklungsprogramm für Hybridweizen macht
DuPont Pioneer diese Entscheidung nun wieder rückgängig.
Die Wissenschaftler von Pioneer erklärten, ein zuverlässiges und rentables WeizenHybridisierungsverfahren entdeckt zu haben, dass Hybridisierungen in großem
Umfang ermögliche. Es basiere auf Plattformen für genetische Hybridisierungen,
die im Verlauf der letzten 20 Jahre von DuPont-Pioneer entwickelt wurden.
DuPont Pioneer hat bereits die erste von insgesamt fünf Entwicklungsphasen
eingeleitet, nach denen das Verfahren für Forschungs- und
Entwicklungsprogramme des Konzerns verläuft. Wie bei seinen wichtigsten
Mitbewerbern, Syngenta und Bayer, werden die ersten verkaufsfähigen
Weizenhybriden frühestens in 10 Jahren auf den Markt kommen.
Hybridweizen
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
44
Neue Züchtungsstation für Hybridweizen
23.07.2013
• Bayer CropScience kündigte vor rund einem Jahr den Erwerb
einer Versuchsstation in Frankreich an, um dort Hybridweizen zu entwickeln.
•
Dieses Anliegen ist mittlerweile umgesetzt, denn die neue Züchtungsstation
für Hybridweizen wurde am 19. Juni 2013 eröffnet. Die Station, die bei
Milly-la-Forêt (91) liegt, wurde von RAGT Semences übernommen.
• Durch die Konzentration auf Hybridweizen innerhalb der
Weizenzuchtprogramme bestätigt Bayer den Stellenwert, den der Konzern
dieser innovationsfähigen Kulturpflanze beimisst. Die französischen
Weizenanbauer können jedoch erst am Ende des Jahrzehnts mit neuen
Hybridweizen-Sorten aus dem Züchtungsprogramm von Bayer rechnen. Das
Unternehmen schließt bis dahin jedoch nicht die Zulassung konventioneller
Weizensorten aus.
• Bayer hat Kopien des gesamten
Zuchtmaterials mehrerer
Züchter gekauft (Fundulea, RO;
gesamtes RAGT – Material aus Europa
45
Vermehrungsflächen (VMF) und Marktanteile (MA)
Hybriden in Frankreich zur Ernte 2014:
Winterweizen:
Wintergerste:
VMF = 11948 ha
(+3016 ha = +34%)
MA = 12,4%
(+2,2%)
VMF = 4692 ha
(+1552 ha = +49%)
MA = 17,6%
(+4,5%)
Zur Ernte 2014 standen 25 Winterweizensorten mit jeweils über 1000ha Vermehrungsfläche
In Frankreich: 5 Sorten davon sind Hybriden: Hystar hatte Platz 3 mit 3900ha VMF
In der Wertprüfung in Ungarn 2013 waren die fünf ertragreichsten Sorten
französische Hybriden: Hyxtra (119,5%; Hyxpress 114%; ….. die besten Linien hatten 111%)
Achtung: Der Winter war sehr mild und nicht selektiv
Zur Ernte 2014 war die beste Hybride ertraglich in Ungarn auf Platz 3, zwei Linien waren besser!
Hybridweizen
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
46
Hybridzüchtung bei Weizen - eine herausfordernde Aufgabe!
Hybridsysteme:
• Chemisch – CHA
•
ergänzend zu VL – HB – S. 86-90
(Nordsaat – Saaten Union F) – http://www.hybridweizen.net
Forschung nach neuen CHA gibt es in mehreren Ländern
CMS Cytoplasmatische männliche Sterilität: Schwierigkeit: gute Restorer finden
- T. timopheevii – Cytoplasma –> es braucht effiziente markergestützte Selektion auf Restorergene
Barabas (1973) „purple gene“ hybrid seed production system: Die ms Mutter hat weißes oder braunes Korn
– Restorer mit Purpur-Gen cit. nach World Wheat Book (WWB) , p.213-15)
- -> Mischanbau -> Einsatz eines Color-Seed - Sorters zur Trennung von Hybridsaatgut und Bestäuber
- Aegilops kotschyi; Ae. ventricosa; Avena fatua; Ae. tauchii, Ae. kaucheri.. in China (WWB p.694-698)
- Hordeum chilense (msH1 CMS System) (cit nach Longin et al 2012 TAG 125: 1087-1096)
- Ae. crassa –“two line system“ photoperiodisch-sensitive CMS – Vermehrung bei Kurztag
•
Kern- Genetische Männliche Sterilität: Schwierigkeit: Maintainer und Restorer finden
–
–
–
–
•
•
Photo-thermo-sensitive GMS: steril bei tiefer Temperatur und Kurztag (18°C) - sonst fertil (China)
XYZ-System: Addition des Chromosoms 5R aus S. cereale zu einer ms Mutante (EP 0923383B1)
4E- ms System: Chromosom 4E aus Elytrigia elongata ist Restorer und hat hellblaue Kornfarbe.
Dwarf male sterile wheat: Ms2 und Rht 10 beide auf 4DS-> für rekurrente Selektion verwendet
Vorteile GMS: kein negativer Effekt des fremden Cytoplasmas; größere Auswahl an Eltern
GVO Beispiel: (z.B. http://www.ipk-gatersleben.de/abt-molekulare-genetik/hybridweizen )
Apomixie = ungeschlechtliche Fortpflanzung ohne Meiose ohne Verschmelzung von Gameten
es gibt dazu mehrere Patente (WWB, p.1105)
drastisch senken-> aber Nachbau möglich!
Hybridweizen
würde die Kosten der Hybridproduktion
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
47
Hybridzüchtung bei Weizen - eine herausfordernde Aufgabe!
Probleme der Hybridzüchtung:
ergänzend zu VL – HB – S. 86-90
Kurze Blühdauer - geringe Pollenschüttung:
- Selbstbefruchter haben eine geringe Pollenmenge und kürzere Lebenszeit der Pollen (0,5-3h)
- es gibt genetische Unterschiede in der Pollenschüttung -> Selektion darauf ist möglich! (GS!!!)
- bisher wurde sowohl bei der frühen Linienentwicklung als auch im Zuge der Erhaltungszüchtung
indirekt gegen Offenblütigkeit selektiert – inhomogene (Sub-) Linien werden eliminiert
UMORIENTIERUNG im gesamten Zuchtgang – auch in der mit den
Hybriden verbundenen Linienzüchtung wird notwendig sein!
Genpoolentwicklung –> Konzept der heterotischen Pools wie bei Mais
klare weibliche und männliche Genpools für mehr Heterosis wären zu entwickeln
Erforschung von Grundlagen dazu: http://www.synbreed.tum.de
Züchtungsdauer -> klarer Nachteil für Hybriden (außer chemischen Hybriden)
– kann teilweise durch mehr Technologie - z.B. DH‘s und markergestützte Selektion ausgeglichen
werden
Sehr hohe Aufwendungen für Züchtung
UND für die Saatguterzeugung!
KOSTEN!!!! -> Struktureffekte!
Bei Raps ist Linienzüchtung nicht mehr gefragt, bei Wintergerste steigt der Hybridanteil rasant…..
Hybridweizen
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
48
aus: Schachschneider 2012 - http://media.repro-mayr.de/94/543694.pdf / Weizenzüchtung Fragen aus der Praxis - F. Löschenberger
49
Genotyp – Umwelt – Interaktion (GxE) begleitet uns ständig!
GxExM (Management – High Input- Low Input)
GxExB (Breeder)
- G x E vermeiden: -> den Sortenwert breit angepasster Sorten bestimmen
- G x E gezielt nutzen: -> spezifisch angepasste Sorten
Problem: die steigende Umwelt-Variabilität durch Klima-Destabilisierung!
-> das „gezielte Nutzen von GxE“ funktioniert nur bedingt!
(das Wetter kommt oft anders! … auch neue Rostrassen kommen )
Ziel: Selektion stabiler, ökologisch breit angepasster Weizensorten
– > die Wahl der Testumwelten ist entscheidend!
mit Blick auf die Zielumwelten – doch möglichst breit gestreut!
Jahre, Orte, Intensitätsstufen: High Input, Low Input, Bio....
- Hilfsmittel: mehrjährige Analyse von Versuchsstandorten
- – welche Standorte bringen ähnliche / zusätzliche Aussagen?
Selektion
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
50
Selektion - Grundlegendes
Die Genotyp – Umwelt – Interaktion GxE ist ein ständiges Thema!
Ziel: Selektion stabiler, ökologisch breit angepasster Weizensorten
* Testumwelten in frühen
Generationen (Vorprüfungen )
Test des Ertragspotenzials –> gute, nicht überzogene Standorte
ergänzend Standorte mit spezifischen Stressfaktoren:
Trockenheit, geringe Nährstoffversorgung, Krankheiten
-> wichtig: Standorte mit möglichst guter Differenzierung-> Heritabilität!!!
Mit einer breiten Testung können aufgrund der Teilergebnisse
auch spezifisch adaptierte Weizen identifiziert werden
(zum Beispiel für BIO..
oder für bestimmte Gebiete: West- oder eher Südosteuropa)
Vorprüfungsergebnisse
Aufteilung des Materials in Hauptprüfungs - Testsets
* Testumwelten – Hauptprüfungen (vor der offiziellen Wertprüfung) –
möglichst im Zielgebiet!
Selektion
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
51
Züchtung auf breite Anpassungsfähigkeit Selektion auf Qualität, Hitze- und Trockenresistenz
Versuche
Thening*
Dörfles*
*Bioversuche
GEnomic selection for NItrogen use Efficiency in wheat - GENIE
Eureka-Eurostars-Projekt
Trial sites
Partners:
2014 - 2018
PROGEN, Turkey
LEMAIRE, France
BAUER, Germany
DONAU, Austria
BOKU University, Austria
OEMV, Millers association, Austria
PRORO, Romania
*Bioversuche
2 trial sets: West (FR, DE, AT)
East (AT, H, SRB, RO,TR)
2 nitrogen intensity levels:
„N optimum“ and „half N“
ProGen
first yield test parallel to OBS plots in Turkey - 5 m2 plots in Probstdorf (5.5.2009)
Karapinar –Central Anatolia - Turkey – 6.5.2010 – heavy drought stress .
in the back you see the sand dunes
31.5.2010 – at Probstdorf trial location
1.6.2010 – Karapinar – drought stress
left: variety Pehlivan; Babaeski 13.5.2011
18.5.2011 – Probstdorf – drought – on sandy part of the field
18.5.2011 – Probstdorf
Schwerpunkt auf Parzellenversuchen =
Leistungsprüfungen
Immer Ertrag und Qualität gemeinsam bewerten!
Internationale
Projekte
Selektion
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
61
Schnellmethoden der Qualitätsfeststellung
• Proteingehalt u.a. – Nah – Infrarot-Technologie
• Sedimentationswert nach Zeleny
–
errechnen des spezifischen Sedimentationswertes
Zeleny/Protein
= relativiert am Proteingehalt
Kleberqualität
• SDS – Sedimentationswert (Sodium-Dodecyl-Sulfat)
weniger Einfluss des Proteingehalts -> Aussage über Kleberqualität
• Fallzahl
– > zeitlich nur teilweise zwischen Ernte und Anbau möglich
– > bei jungem Material Analysen Im Winter
– > Daten für nächste Feldselektion vorhanden
Teigrheologische Untersuchungen:
Zusammenarbeit mit der Versuchsanstalt für
Getreideverarbeitung
http://www.vfg.or.at/
Selektion – Qualität
Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
62
Qualitätsuntersuchungen:
jeweils verschiedene Methoden der Ausmahlung
• Jede Methode verlangt ihre Mühle!
- Schrot mit bestimmter Korngröße: Fallzahlmühle
- Mehl – abgesiebt nach der Vermahlung:
- für Zeleny –Sedimentationswert
- Alveogramm – Chopin – Mühle
- Farinogramm und Extensogramm:
Mehl wird erzeugt (Quadrumat-Mühle)
Ergebnisse abhängig von der Vermahlung
Korngröße; Stärkebeschädigung; Abtrennung von Kleie....
Selektion – Qualität
Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
63
Mikro - SDS- Sedimentationswert
SDS -Mikromethode in 10ml Eprouvetten – 1g Vollmehl = feiner Schrot =<1mm
vgl. Zeleny-Sedimentationswert in 100ml Messzylinder - 4g Mehl - ausgemahlen
Selektion – Qualität
Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
64
Alveograph nach Chopin
65
Alveogramm
wichtig für den Export nach Italien – In Frankreich entwickelt –
Alveograph nach Chopin
untersucht die Teigrheologie – das Dehnungsverhalten (Luft geblasen)
Die 2 wichtigsten Parameter:
W – Wert: Fläche unter der Kurve
P/L – Wert: Höhen/Längenverhältnis
W – Wert sollte hoch sein
P/L ausgewogen ideal 0,4-0,8
P
W=262
P/L = 1,32
L
Selektion – Qualität
W=438
P/L = 0,59
idealer Aufmischweizen
W=183
P/L = 0,38
Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
66
Extensogramm:
E = Energie Fläche unter der Kurve DL = Dehnlänge
DW= Dehnwiderstand
DL/DW = Verhältniszahl
135 Min
90 Min
45 Min
Kurve nach 135 Minuten
ist kleiner Wanzenstich!
Teig- Dehnungsverhalten (gezogen) nach 135 Minuten!
Mehl-Spezifikation der Bäcker!!!
Wanzenstich kann festgestellt werden (proteolytische Enzyme brauchen Zeit)
Selektion – Qualität
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
67
Farinogramm
(VORL-HB-104-105)
• Teigrheologie: Knetverhalten
Die Knet- Energie wird
aufgezeichnet
Qualitätsweizen:
Wasseraufnahme: 61,7%
Teigentwicklung: 6,5 Min
Stabilität 15,5 Min
Gute Erklärung zu Weizen-Qualitätsparametern:
http://www.baes.gv.at/pflanzensorten/oesterr
eichische-beschreibende-sortenliste/
Guter Mahlweizen
Wasseraufnahme: 54,1%
Teigentwicklung: 2,0 Min
Stabilität 10,8 Min
68
Österreich: Semmelbackversuch zur Feststellung der Backqualitätsgruppe
69
Saatgutabsatz Winterweizen 2012 Österreich
Alle Qualitätsgruppen
davon 7-9
3-6
1-2
Tonnen
20.056
12.986
5.277
1.793
Rel zu Vorjahr
0%
-3%
+4%
+18%
Bioanteil
11%
16%
-
Qualitätsweizen
Mahlweizen
Futter-Sonstiger
Züchtung für den Biolandbau gewinnt in Österreich an Bedeutung!
Züchtung für den Biolandbau
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
Zuchtziele sowohl für BIO als auch für konventionell
•
•
•
•
•
•
•
Krankheitsresistenz
Standfestigkeit -> Bio weniger bedeutend
ökologische Streubreite (Bio ist variabler!)
Frühreife
Ertragsstabilität
hoher Proteingehalt -> stärkere Gewichtung BIO
Kornqualität / Backqualität
Zuchtziele vorwiegend für den Biolandbau
•
•
•
•
•
Gute Bestockung
-> Bestockungsvermögen ist
– Regenerationsfähigkeit nach Striegel
am Biostandort besser bonitierbar!
– Bodenbedeckung
Frohwüchsigkeit im Frühjahr
-> Frohwüchsigkeit „Early vigor“
– Anpassung an die geographische Breite
ist ein wichtiges Merkmal für
– gutes Nährstoffaneignungsvermögen
– rasche Bodenbedeckung
das Trockengebiet!
Resistenz gegenüber samenbürtigen Krankheiten
– Steinbrand (MAS Markergestützte Selektion); Zwergsteinbrand; Flugbrand
– schwierig zu bearbeiten – bis jetzt wenig Erfolg-> Saatgutuntersuchung!
Unkraut/Beikrautunterdrückungsvermögen
– höherwüchsige Typen
– gute Bodenbeschattungsfähigkeit
– Konkurrenzkraft – hohe Wuchshöhe ist positiv!
Nährstoffaneignungsvermögen
-> N – Effizienz ist auch konventionell
– beeinflusst durch das Wurzelsystem
von zunehmender Bedeutung!
– gemessen mit dem Proteinertrag
Züchtung für den Biolandbau
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
71
Wohin geht die Weizenzüchtung?
Entwicklungen:
• Diversifizierung - Internationalisierung - Sortenvielfalt – mehr Wettbewerb
–
–
–
–
Stresstolerante Sorten
Neue Sorten höchster Backqualität
Sorten mit höherem Ertragspotenzial
Sorten für den Biolandbau mit sehr hohem Proteingehalt
• negative Korrelation Ertrag – Proteingehalt
• Möglichkeit der „Erhaltungssorten“
• alte Sorten oder nur regional von Bedeutung – Mengenbeschränkung
Herausforderungen:
• Internationale Konzerne steigen in die Weizenzüchtung ein
• Der Züchtungsaufwand und die Kosten steigen
Neue Methoden / Neue Züchtungsverfahren / Doppelhaploide
Markergestützte Selektion
Genomische Selektion
Hybridzüchtung !!!!
Diversifizierung - Zuchtfortschritt
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
72
140
Probstdorfer Qualitätsweizen 1951 - 2012
Relativertrag zur Sorte Extrem (1968) in %
130
Midas 132%(Q7)
Fulvio (Q7)
Ludwig 121% (Q7)
120
Capo 116% (Q7)
Josef 113% (Q7)
110
Laurenzio 125%(Q7)
Impulsiv (Q9) Adesso 121%(Q8)
Lucio 117%(Q7)
Arnold 113%(Q8)
Perlo 105% (Q7)
1968: Extrem = 100%
Bitop 103 %(Q8)
100
90
Stamm 101
Der lineare genetische Ertragsanstieg setzt sich fort!
Umweltbedingungen schränken den Ertrag ein
Trockenheit, HITZE, neue Krankheitsrassen
1951
1952
1953
1954
1955
1956
1957
1958
1959
1960
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
80
erweitert nach Hänsel 1994
Diversifizierung - Zuchtfortschritt
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
Internationale Konzerne im Saatgutgeschäft
1.
2.
3.
4.
5.
MONSANTO
PIONEER
SYNGENTA
LIMAGRAIN
KWS
DOW
BAYER Crop Sci
...
10. DLF
13. DESPREZ
14. RAGT
USA
USA
CH
F
D
USA
D
8,5 MRD USD
6,3 MRD USD
3,2 MRD USD
1,5 MRD USD
1,1 MRD USD
1,1 MRD USD
1,1 MRD USD
DK
F
F
0,4 MRD USD
0,3 MRD USD
0,26 MRD USD
aus: Schachschneider 2012 - http://media.repro-mayr.de/94/543694.pdf
Große Konzerne <-> Arche Noah
sie alle machen gute
Kommunikationsarbeit
Nimmt die Öffentlichkeit
mittelständische Züchter
wahr?
Unser Ziel ist
die Züchtung
standortangepasster,
qualitativ hochwertiger,
leistungsfähiger
und stabiler
Weizensorten
Wird die Leistung honoriert?
Nur teilweise
- Absatz Originalsaatgut
- Spannungsfeld Nachbau
Nachbaugebühr in Europa
-ist nur ein Hilfsweg
(D, GB, F, CZ, SK, H, PL, NL, E, SF)
Auch Österreich ist UPOV Mitglied
- Internationales Abkommen über Sortenschutz von Pflanzen
- Fairness der Finanzierung
Aber: Nachbau gibt keine neuen Sorten !!!
Dr. Michael Gohn
www.saatgut-oesterreich.at
Saatgutwechsel in Österreich
Kulturart
Land
Gesetzlich
verpflichtende
Meldung
Anbaufläche
Weichweizen
290.000 ha
42%
Durumweizen
15.000 ha
52%
Wintergerste
78.000 ha
61%
Sommergerste
75.000 ha
58% (49%)
Vereinbarung
Züchter Landwirtevertreter
Einhebung über
Ausnahme
Kleinlandwirte
A: Funktionierende Systeme
Großbritannien
ja
ja
BSPB
ja (18 ha)
Finnland
ja
ja
FSTA
ja (10 ha)
Schweden
ja
-
SSTA
?
Tschechische Rep.
ja
-
Vereinigung Sorteninhaber
ja (22 ha)
Slowakei
ja
-
Remuna
ja (25 ha)
Niederlande
-
ja
Plantum
defacto
Frankreich
-
nur Weizen
Deutschland
-
gekündigt
Saatguttreuhand
ja
Ungarn
ja
-
Fajtaoltalmi
ja (20 ha)
Polen
ja
-
AGNAS
ja (10 ha)
Spanien
-
ja
GESLIVE
-
nein
B: Probleme oder anlaufend
Quelle: Dr. M. Gohn, Saatgut Österreich
Anteil
Originalsaatgut
Der sinkende
Saatgutwechsel führt auch
bei Weizen zunehmend zu
phytosanitären Problemen:
Flugbrand
gewöhnlicher Steinbrand
Zwergsteinbrand
Weizenzüchtung Fragestellungen aus der Praxis - F. Löschenberger
1 Erntehelfer/-in wird noch gesucht!
Zeitraum: 3. - 28. August 2015
(Letzte) Erntearbeiten
Ernteaufbereitung
Analytik
Email an:
andreas.fleck@saatzucht-donau.at
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Einige Fragen
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Was sind die Gene der „Grünen Revolution“ Vor-und Nachteile der grünen
Revolution – was könnte eine zweite grüne Revolution sein?
Wie würden Sie eine Kreuzungsplanung durchführen?
Nennen Sie verschiedene Möglichkeiten
Wie geht man in der Züchtung mit der Genotyp x Umwelt- Interaktion um?
Was sind die ersten Selektionsmerkmale für die Selektion in jungen
Generationen bei Weizen ?
Erhaltungszüchtung: Wie wird sie durchgeführt? Vergleich zwischen
Liniensorten und Doppelhaploiden in der Erhaltungszüchtung.
Was macht ein Alveograph – welche Ergebniswerte sind besonders wichtig?
Vergleichen Sie ihn mit dem Farinographen und dem Extensographen im
Hinblick auf die Aussagekraft über die Weizenqualität
Wie unterscheiden sich die Zuchtziele für den konventionellen Landbau und
den Biolandbau?