Ergebnisse und Probleme bei der züchterischen Nutzung transgener Pflanzen

Zusammenfassung Die vorwiegend bei Tabak, Petunie und Tomate gewonnenen Erkenntnisse über die genetischen Eigenschaften transgener Pflanzen werden referiert und hinsichtlich ihrer Bedeutung für die pflanzenzüchterische Nutzung von Gentechnik und Gentransfer diskutiert. Die aus einem Transferexperiment hervorgehenden transgenen Pflanzen variieren hinsichtlich des Expressionsniveaus und der Transmissionsstabilität des transferierten Gens sowie als Folge von insertionsbedingten und spontanen (somaklonalen) Mutationen. Die bei züchterischen Gentransferprogrammen angestrebte verbesserte Sorte (Linie, Klon) kann daher nur in einem Selektions- und Vermehrungsprozeß durch kombinierten Einsatz von molekulargenetischen und konventionell-züchterischen Prüfverfahren gewonnen werden. Die zweckmäßige Gestaltung dieses Prozesses hängt vom Reproduktionsmodus der betreffenden Pflanzenart, möglichen Kriterien zur Früherkennung des züchterischen Wertes sowie möglichen Pleiotropien und Genotypspezifitäten in der Wirkung des transferierten Gens ab.

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Results and problems in the use of transgenic plants for crop improvement

Summary Transgenic plants have been obtained by bothAgrobacterium-mediated and direct gene transfer methods in tobacco, petunia, tomato, and very recently also in other plant species. In this review we summarize the results of molecular and genetical analyses of transgenic plants and discuss their implications with the use of recombinant DNA technology for crop improvement.These results indicate that by the methods presently available it is possible to insert a foreign gene into the plant genome in a highly stable and fully functional form without altering other characters of this plant variety. However, this ideal type of a transgenic plant has to be selected from a large number of less favourable transfer products. The transgenic individuals generated in a single transfer experiment vary with respect to the number, structure and chromosomal localization of the gene copies integrated, and consequently differ in the expression and stability of the foreign gene. Moreover, their genotype may have been changed by insertional and spontaneous (somaclonal) mutations. Whether or not a foreign gene is capable of improving a given variety, can therefore only be decided by testing a series of transgenic lines. These tests obviously cannot be confined to screening the primary transgenic plants for high expression level. It is necessary to propagate several of the selected plants, to establish homozygous transgenic lines and to evaluate the agronomic performance of these lines in field trials. Since the transgenic individuals can be identified by biochemical tests, it will generally not be difficult to recover the homozygous lines, although this procedure sometimes may be complicated by the presence of functional gene copies at more than one locus. In principle, it would also be necessary to see whether the foreign gene is transmitted to progeny with the high degree of meiotic stability required for commercial varieties. However, assessment of the genetic stability depends on an easily detectable phenotype and therefore will in most cases be extremely difficult.We discuss several factors that may influence the selection of the desired transgenic variety or may limit its agronomic value, e.g. deleterious pleiotropic effects of the transferred gene, modifications of the gene effect by the recipient genotype, and effects of marker genes co-transferred with the desired gene.

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Möglichkeiten und Ansätze für einen Gentransfer bei der Zuckerrübe (Beta vulgaris L.)

Zusammenfassung Durch Übertragung von klonierten Fremdgenen läßt sich die genetische Variabilität der Kulturpflanzen wesentlich erweitern. Insbesondere die Übertragung monogen bedingter Resistenzeigenschaften gelingt bei einer zunehmenden Zahl von Kulturpflanzen. Für die ökonomisch wichtige Zuckerrübe ist ein etabliertes Gentransferverfahren bisher nicht verfügbar. Während Einschleusung, Integration und Expression von Fremdgenen in Zuckerrübenzellen und -gewebe mit einer Vielzahl von Gentransfermethoden erreicht werden können, ist die Regeneration transgener Zuckerrübenzellen zu transgenen Pflanzen bisher nur in wenigen Laboratorien gelungen. Die experimentellen Details wurden bisher nicht publiziert. Die vorliegende Arbeit beschreibt Verfahren, die sich für einen Gentransfer bei der Zuckerrübe eignen sollten. Expression und meiotische Stabilität der transferierten Gene werden behandelt sowie Anwendungsmöglichkeiten des Gentransfers bei der Zuckerrübe kurz diskutiert.

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Chances and approaches for gene transfer in sugar beet (Beta vulgaris L.)

Summary The genetic variability of cultivated plants can be extensively increased by the transfer of cloned genes. Especially the transfer of monogeneously coded resistancies is established for an increasing number of cultivated plants. A routine gene transfer method is not available for the economicly important sugar beet. Though transfer, integration and expression of foreign genes in cells and tissues of sugar beet can be achieved by a number of gene transfer methods, only a few laboratories succeeded in the regeneration of transgenic cells of sugar beet to transgenic plants. The experimental details have not been published until now. This paper deals with methods which could be useful for gene transfer in sugar beet. Expression and meiotic stability of transferred genes are described and the aims of gene transfer in sugar beet are shortly discussed.

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(Beta vulgaris L.)

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Mutationsversuche an Kulturpflanzen IV. Über den züchterischen Wert zweier röntgeninduzierter nacktkörniger Gerstenmutanten

Zusammenfassung Anschließend an Bemerkungen zur allgemeinen Bedeutung der Nacktgerste, zu Fragen ihrer Züchtung u. dgl. werden die Ergebnisse mehrjähriger Untersuchungen und Beobachtungen an zwei röntgeninduzierten nacktkörnigen Sommergerstenmutanten mitgeteilt.Feld- und brautechnische Bonitierungsdaten sowie andere Beobachtungen ergeben weitgehende Übereinstimmung aller erfaßten Merkmale und Eigenschaften zwischen den Mutanten und ihren Ausgangssorten, mit Ausnahme des nackten bzw. bespelzten Korns. Drei- bzw. zweijährig durchgeführte Leistungsprüfungen erweisen unter Berücksichtigung des Spelzenanteils etwa die gleiche quantitative Leistung bei Mutanten und Ausgangssorten. Nach früheren und neuesten Fütterungsversuchen anderer Autoren mit Nacktgerste sind für die Mutanten gegenüber den Ausgangssorten höhere Nährstofferträge je Flächeneinheit zu erwarten. Die Mutanten dürften ein höheres Leistungsvermögen besitzen als andere Nacktgersten.Kreuzungen der Mutanten mit Nacktgersten des Weltsortiments, u. a. auch solchen aus Abessinien, sowie mit ihren Ausgangssorten zeigen, daß für beide Mutationen ein monomer rezessiver Erbgang und für alle in den Kreuzungen verwendeten nackten Formen Identität des Nacktfaktors vorliegt.Die Untersuchungen lassen keine Rückschlüsse auf eine das Ertragsvermögen reduzierende pleiotrope Wirkung des mutativ entstandenen Allels für Nacktkörnigkeit zu. Unter der Voraussetzung, daß neben der Identität der Loci auch eine solche der Allele bei Mutanten und natürlichen Nacktgersten besteht, kann das bisher nur allmähliche Fortschreiten der Nacktgerstenzüchtung nicht durch eine derartige Pleiotropie des Nacktfaktors bedingt sein. Die Nacktgerstenzüchtung dürfte daher durchaus nicht aussichtslos sein, jedoch deuten ihre Schwierigkeiten auf Koppelung des Nacktfaktors mit ungünstigen Genen.Für derartige Fälle, in denen die Einkreuzung bestimmter Faktoren aus Primitivformen in Zuchtsorten mit Schwierigkeiten verbunden ist, wird die experimentelle Mutationsauslösung als besonders aussichtsreiche Methode angesehen.     

Möglichkeiten zur komplexen steigerung der abiotischen stresstoleranz bei winterraps∗

Auf Basis von Hydrokultur‐ und Feldversuchen wurden Ursachen für die im Winterraps vorhandenen Variabilitäten der N‐Effizienz ‐ getrennt nach ihren Komponenten N‐Aneignung und N‐Verwertung ‐ ermittelt. Als Versuchsmaterial dienten die Verbundhybride “Synergy”;, die Normalrapssorte “Sollux”; und zwei DH‐Linien mit unter‐schiedlcher N‐Effizienz. Es zeigte sich, daß die N‐Aneignungseffizienz sehr stark durch die Wurzelsaugkraft und die N‐Verwertungseffizienz durch das N‐Translokationsvermögen beeninflußt wird. Beide Komponenten fördern die Gesamt‐N‐Effizienz und zusätzlich die Trockentoleranz. Die gewonnenen Erkenntnisse sind in einem Selektionsprogramm zur Steigerung der abiotischen Streßtoleranz zusammengefaßt worden.     

Die Nutzung einheimischer Insekten (Hymenopteren und Dipteren) zur Bestäubung von Kulturpflanzen in der Genbank Gatersleben

Zusammenfassung Es werden genbankspezifische Methoden dargestellt, die einen optimalen Samenansatz bei so wichtigen Gemüsen wie z. B. aus den GattungenAllium, Apium, Brassica, Daucus undRaphanus durch die Nutzung geeigneter Insekten als Bestäuber sichern sollen.Charakteristisch für das Material der Genbank sind die relativ geringen Populationsgrößen. Es werden Sippen verschiedener Kulturpflanzenarten gemeinsam isoliert. Daraus resultieren Überschneidungen der Blütezeiten. Auch die Suche nach mehreren Bestäubern wird erforderlich. Schwierigkeiten ergeben sich hinsichtlich der Verfügbarkeit und der Eignung dieser Bestäuber für die genannten entomophilen Kulturpflanzen.Ein hoher Bestäubungseffekt wird durch den Einsatz solcher Insekten gewährleistet, die hinsichtlich ihrer Bestäubungsleistung und Blütepräferenz Unterschiede aufweisen. Es sind aus der Ordnung Hymenoptera Honigbienen (Apis mellifera (L.)), Hummelarten (Bombus spp.) Schmarotzerhummeln (Psithyrus spp.) und Solitärbienenarten (Megachile rotundata (F.),anthophora accrvorum (L.), hauptsächlich aberOsmia rufa (L.)) und aus der Ordnung Diptera Calliphoriden (Lucilia sp. undCalliphora sp.) sowie Schwebfliegen (Syrphidae, Eristalinae, mehrere Arten).Die Anzuchtmethoden werden beschrieben. Diskontinuiorliche Zuchten mit einem breiten Artenspektrum tragen den Bedarfsspitzen an Bestäubern in den Monaten Juni bis August Rechnung und reduzieren die durch Para- und Episiten verursachten Verluste.

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The utilization of local insects (Hymenoptera and Diptera) as pollinators for crops in the Gatersleben genebank

Summary The methods for obtaining an optimal seed set by using suitable insects as pollinators of important vegetable crops in the genebank.Allium, Apium, Brassica, Daucus andRaphanus, are described.Small population size is characteristic for accessions maintained in the genebank. Different crop species are grown together in the isolation sites. Consequently, there are different flowering periods and the need for various pollinators. Problems exist concerning the availability and use of pollinators for those entomophilous crops.High pollination rates can be secured by using insects differing in pollination activity and flower preference, i.e. bees and flics. From the order HymenopteraApis mellifera (L.),Bombus spp.,Psithyrus spp., the solitary beesMegachile rotundata (F.),Anthophora accrvorum (L.) andOsmia rufa (L.) were tested. The last species turned out to be the most effective pollinator. From the order of Diptera the family Calliphoridae,Calliphora, sp. andLucilia sp., and the family Syrphidae with several species from the subfamily Eristalinae were included into the study.Rearing methods are described. Discontinuity in the rearing of several species guarantees a sufficient abundance of distinct pollinators, especially from June to August. In this way also damages caused by para- and episites can be minimized.

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, :Allium, Apium, Brassica, Daucus Raphanus . . . . ¶rt; , . m (Apis mellifera L.), (Bombus spp.) (Psithyrus spp.), (Megachile rotundata F.,Anthophora acerrorum L., Osmia rufa L.), Diptera Calliphoriden (Lucilia sp. Calliphora sp.), (Syiphidae. Eristalinae, ). . , .

     

Studie über die Möglichkeiten der Identifizierung von stau- and grundwasserbeeinflußten Böden durch die Anwendung von falschfarbigen Luftbildern und photographischen Äquidensiten

Two well drained pedons from deeply weathered level terrace of Madhupur Tract were studied. Silt and clay fractions were determined by pipette sampling method and sand fractions by dry sieving. The sand fraction distribution was bimodal. The pedons consisted of three weakly stratified segments. A large amount (78–95 %) of materials of these segments belonged to the suspension population during transportation. The saltation population contained 5–20 % of the sediment, whereas the traction population only 0–0.1 %. The increase of coarser material content against depth in these pedons indicate that the energy level of the transporting medium raised more and more as the phases of deposition proceeded.     

Prazisionsstufen der Stickstoffdüngungsbemessung zu Winterweizen und Winterroggen auf Sandigen Böden*

In einer Versuchsserie von 1996 bis 1998 wurden auf vier sandigen Standorten Feldversuche mit Winterweizen bzw. Winterroggen durchgeführt. In die Parzellen sind Mikroparzellen für die Düngung mit ¹⁵N‐Tracern installiert worden. Varianten: ungedüngt, halbierte Düngung, 120kgha^?1 ? in 2 bzw. 3 Teilgaben sowie Düngerberechnung über ein EDV‐Programm unter Einbeziehung des N_min‐Gehaltes des Bodens und schließlich zuzüglich der indirekten Messung des Chlorophyllgehaltes der Blätter des Getreides.

Die über Computer. N_min‐Ermittlung und Chlorophyll‐Tester modifizierten N‐Aufwendungen haben zu keiner eindeutigen Ertragsverbesserung geführt. Insgesamt wurden zwischen Ertrag und N_min‐Werte + N‐Düngung enge Beziehungen errechnet. Die Spanne der N‐Entzüge ist von 41 bis 160 kgha^?1 bei Weizen und 48 bis 83 kg ha^?1bei Roggen weit. Der N_min‐Gehalt zum Erntezeitpunkt ist unterschiedlich. Je niedriger die Rest‐N‐Mengen sind, um so mehr verringert sich der prozentuale Anteil des düngerbürtigen ? bzw. die Wiederfindungsrate des eingesetzten Mineraldüngers.     

Einfluß einer hohen Nitratdüngung auf Kinetik und Gaszusammensetzung der Denitrifikation in unterschiedlichen Böden

Effect of high nitrate application on the kinetic and gaseous composition of denitrification in different soils Kinetic and gaseous composition of denitrification were studied with 16 different soil horizons after application of a relatively high amount of nitrate (400 μg NO N/g dry soil) at defined conditions (He atmosphere; 80 % WHC; 30°C; 3 weeks). At the conditions given, denitrification followed zero-order kinetics depending on the amount of decomposable organic matter rather on than the nitrate concentration. Denitrification intensity was most significantly correlated with the amount of extractable or mineralizable organic carbon (C_H2O and C_min, respectively). N₂ and N₂O (but not NO) were liberated by all samples, the amount and ratio depending on the soil and time of sampling. At the end of the three week's incubation period, the N₂/N-N₂O ratio varied between 8.1 and 1.4/1 (with an average of 3.1/1), except for the acid Ah-sample of the Pararendzina (N₂/N-N₂O = 1.0/1.2). The incorporation of an excess of easily decomposable leaf-powder resulted in an increased nitrate turn-over (from 64.7 % to 95,7 % of the nitrate loss) with N₂ as the single denitrification product. N₂O could be detected only with the acid “B”-material of the Pararendzina. The denitrifying capacity Y (in μg N₂+N-N₂O/g soil) of a soil at the conditions given may be predicted by the amount of water-extractable organic carbon X (in μg C_H2O/g soil) according to the equation Y = 0.808 X + 120,1.     

Über einen Fall von ontogenetischem Farbwechsel der Bastardfrüchte beim Kürbis und über die Anwendung des Begriffes „Dominanzwechsel“

Ohne Zusammenfassung