Genetische Variabilität

Zusammenfassung Für die Pflanzenzüchtung ist die genetische Variabilität eine entscheidende Voraussetzung. Sie basiert auf Genmutationen, Chromosomenmutationen, Introgressionen, Autopolyploidie, Alloplasmie, transponiblen DNA-Elementen und der Kombination. Diese Variabilitätskomponenten werden charakterisiert. Außerdem wird anhand von Beispielen ihr Einfluß auf die Entwicklung der Kulturpflanzen demonstriert.Um effektiv in der Pflanzenzüchtung arbeiten zu können, bedarf es der Analyse von genetischer Variabilität. Dies geschieht mit Hilfe von Kreuzungsexperimenten und Parameterschätzungen. In zunehmendem Maße werden auch Marker bei der Analyse eingesetzt.Einen wichtigen Faktor zur zielgerichteten Beeinflussung der genetischen Variabilität stellt die Selektion dar. Sie führt zur Einschränkung der Kombination. Die Selektion ist für die Entwicklung von Sorten notwendig. Sie hat aber auch eine Verarmung an genetischer Information zur Folge.Für den weiteren Fortschritt in der Pflanzenzüchtung gilt es, eine genügende genetische Variabilität zu gewährleisten. Dazu bedarf es auch Maßnahmen zu ihrer Erhaltung. Genetische Variabilität muß außerdem verstärkt charakterisiert und analysiert werden.

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Genetic variability

Summary Genetic variability is a decisive prerequisite to plant breeding. It is based on gene mutations, chromosome mutations, introgressions, autopolyploidy, alloplasmy, transposible DNA elements and recombinations. These components of the genetic variability are illustrated and examples are given to demonstrate their contributions to the evolution of crop plants.Effective plant breeding requires the analysis of the genetic variation. It is analysed by hereditary studies and parameter estimations. The utilization of markers is continuously increasing in studies of the genetic variation.Selection is an important factor to a purposive influence on the genetic variability and leads to a restriction of the recombinations. Selection is necessary for the development of varieties but results also in an impoverishment of genetic information.For the continuous progress in plant breeding an adequate genetic variability is to secure. That includes also activities to its conservation. Furthermore the characterization and analysis of the genetic variability has to be intensified.

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Untersuchungen zur Stabilität und Vitalität an Systemen balancierter tertiärer Trisomie bei Gerste

Zusammenfassung Bei 112 Linien 25 verschiedener BTT-Systeme erwies sich die genetische Stabilität der Systeme in den meisten Fällen als gut bis sehr gut, gemessen an der Frequenz disom-fertiler Rekombinanten. In speziellen Kreuzungstests ergaben sich Hinweise auf mögliche Stabilitätsstörungen durch Pollentransmission des Zusatzchromosoms nur bei einem von neun geprüften Systemen.Die Vitalität der trisomen Pflanzen bei den verschiedenen BTT-Systemen ist sehr unterschiedlich und von der jeweils vorliegenden Segmentzusammensetzung des Zusatzchromosoms abhängig. Bezogen auf diploide Pflanzen gibt es alle Übergänge von Subletalität bis hin zu annähernd normaler Vitalität. Leistungsfähige BTT-Systeme sind relativ selten und können mit ausreichender Wahrscheinlichkeit nur entwickelt werden, wenn von einer genügend breiten Basis von Translokations-undmsg-Linien ausgegangen wird.

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Studies on the stability and viability in systems of balanced tertiary trisomy in barley

Summary The genetic stability of 112 stocks out of 25 different BTT systems proved to be, in most cases, good to very good, in terms of the frequency of disomic fertile recombinants. There is only rare indication of instability caused by pollen transmission of the extra chromosome: In special crossing tests only one out of nine BTT systems tested showed transmission.The viability of trisomic plants is very diverse in the different BTT systems and depends on the specific segmental composition of the extra chromosome. As compared with normal diploids there are all types of trisomics ranging from sublethal to nearly normal ones. Efficient BTT systems are comparatively rare. They can be developed with good expectation provided a sufficiently broad basis of translocation andmsg lines is used.

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112 25 . - . . - , 9 . . , . , , , msg-.

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Herrn Professor Dr. Dr. h. c. mult.H. Stubbe zum 85. Geburtstag gewidmet.     

Zur Variabilität des Rohproteingehalts im Gaterslebener Maissortiment

Zusammenfassung Im Laufe von 16 Jahren (1968–1983) wurden für Rohproteinanalysen des Korns aus dem Gaterslebener Maissortiment zufällige Stichproben von etwa 40 bis 80 Stämmen jährlich entnommen. Für die Mittelwerte und Varianzen der Stichproben wurden die 95 %-Vertrauensbereiche geschätzt (Abb. 1 und 3). Die meisten Jahresmittelwerte für den Gehalt an Rohprotein (RP %) liegen zwischen 11,4 und 12,1 % (ohne Puff- und Zuckermais). Signifikante Abweichungen wurden nur selten beobachtet. Die jährlichen Variabilitätskoeffizienten liegen hier bei etwa 12 %, bei vielen anderen Merkmalen dagegen um 30 %. Die Schätzung der Korrelation zwischen RP % und TKM im Durchschnitt von 13 Jahren (wieder ohne Puff- und Zuckermaise) ergab einen nicht signifikanten Wert vonr _s =-0,04. Ferner wurden zahlreiche Varianzanalysen (Modell II) mit Schätzung von Varianzkomponenten (auch in %) für die Faktoren Stamm und Jahr durchgeführt, die dafür sprechen, daß für eine befriedigende Erfassung von RP %-Variabilität 3 bis 4 Kolben je Stamm in 3 bis 4 Jahren nötig sind. Am Schluß sind 40 Gaterslebener Sortimentsnummern mit mindestens vierjährigen Rohprotein-Mittelwerten über 12 % und den dazugehörigen 95 %-Vertrauensbereichen angeführt.

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Variability of the curde protein content in the Gatersleben maize collection

Summary Random samples of a number between 40 and 80 strains out of the Gatersleben maize collection were taken every of 16 years (1968–1983) for analyses of grain crude protein. For both means and variances, 95 % confidence intervals were estimated (Figs. 1 and 3). Most of the annual means of the crude protein content are between 11.4 and 12.1 per cent (except pop and sweet corn). Significant deviations were only seldom observed. The annual coefficients of variability are here around 12 %, whereas those of many other characters are around 30 %. For the correlation between crude protein content and thousand grain weight for an average of 13 years (again except pop and sweet corn), a non-significant value of r _s =–0.04 was estimated. Furthermore, numerous analysis of variance (Model II) were made, with estimation of the components of variance (also in per cent) for the factors strain and year. They suggest that 3 to 4 ears per strain for every of 3 to 4 years are necessary, in order to ascertain satisfactorily the variability of the crude protein content. Finally, 40 strains of the Gatersleben collection are listed, which gave crude protein means above 12 % for at least four years; the corresponding 95 % confidence intervals are included.

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16 (1968–1983) 40 80 . 95 %- (. 1 3). ( %) 11,4 12,1 % ( ). . ( 12 %), 30 %. % 1000 13 (. =–0,04). ( ) () , % 3 4 3–4 . 40 »« , 12 % ( 4-) 95 %- .

     

Der Einfluß der Stickstoffspätdüngung auf Ertrag und Qualität verschiedener Winter- und Sommerweizensorten

Aus vorliegenden Versuchsergebnissen werden Aussagen zum N‐Kreislauf auf Niedermoorgrünland bei gestaffelter Stickstoffdüngung gemacht. Variierte Düngung und Torfmineralisation sind entscheidende Inputgrößen. Die Outputseite wird durch Nährstoffentzüge der Pflanzen wesentlich bestimmt. Es wird auf die zeitlichen Disproportionen zwischen N‐Freisetzung und N‐Entzug eingegangen. Die Ergebnisse lassen Rückschlüsse auf die N‐Kreisläufe größerer Niedermoorgebiete zu und können als Grundlage für Grünlandmodelle dienen.     

Feldskalige variabilität von frühjahrsfeuchte und mineralischem stickstoff in der ungesättigten zone sandiger standorte Nordostdeutschlands

Auf sandigen Standorten des Jungpleistozäns wurden die Variabilität der Frühjahrsfeuchte und des mineralischen Stickstoffgehaltes im Porenwasser unter verschiedenen Landnutzungsbedingungen bis 4,2 m Tiefe analysiert. Das Mittel der Frühjahrsfeuchte lag bei etwa 10 cm³/100 cm³. Die hohe standörtliche Variabilität der Frühjahrsfeuchte (Variationskoeffizienten von 26-63%) beruhte weitgehend auf Substratheterogenitäten der Geogenese. Endmoränen hatten die höchste Gesamtvarianz, Flugsanddecken zeigten die höchste Strukturvarianz. Die untersuchte Sanderfläche wies eine geringere Feuchteheterogenität auf als die Grundmoränenflächen. Bei Beprobungsabständen von 10 m wurden Reichweiten der Autokorrelation im Dekameterbereich gefunden. Die Standorte mit Flugsanden und die Sanderfläche wiesen relativ große Reichweiten der Autokorrelation auf (Reichweite 140 m), die Endmoränenstandorte und die endmoränennahe Grundmoräne waren besonders kleinflächig strukturiert (Reichweite 20-40 m). Die Gehalte an mineralischem Stickstoff in der ungesättigten Zone widerspiegelten die Landnutzung und wiesen noch höhere Variabilität auf als die Frühjahrsfeuchte. Unter ehemaliger Güllebewirtschaftung wurden sehr hohe Mengen mineralischen Stickstoffs ermittelt. Hohe N-min -Konzentrationen wurden auch unter einem Kiefernforst gemessen. Extensiv genutztes Grasland wies die geringsten Mengen und Konzentrationen an mineralischem Stickstoff auf. On sandy Pleistocene sites the variability of springtime soil moisture content (field capacity) and mineral nitrogen in pore water were analysed down to 4.2 m depth under different land use systems. The average of the field capacity was about 10 cm³/100 cm³. Their large site-specific variability (variation coefficients of 26-63%) is mainly due to the substrate heterogeneity of the pedogenesis. End moraines had the highest total variability, aeolic sand layers were strongly spatially dependent. The sandy outwash area had the lowest variability of field capacity, lower than the glacial tills. Considering sampling distances of 10 m, the autocorrelation length was also in the range of decametres. Areas of aeolic sands and outwash sands showed relatively large ranges of autocorrelation (140 m), end morains and glacial tills neighboured to end moraines are structured into smaller areas (range of autocorrelation 20-40 m). The amounts of mineral nitrogen in the vadose zone reflect the land use and show larger variability than the field capacities. Highest amounts were found in arable land of former intensive slurry application. High nitrogen concentration were also measured under a pine forest. Not fertilized grassland had the lowest amounts and concentrations of mineral nitrogen.     

Untersuchungen Zur Verteilung Von Schwermetallen in Verschiedenen Bodenfraktionen Zur Abschätzung Ihrer Mobilität und Damit Des Risikos Für Die Umwelt

Im unterschiedlich stark belasteten Gebiet der Muldenaue nördlich von Bitterfeld wurden an 4 Stellen Bodenproben entommen. Zur Beurteilung der Mobilität von Schwermetallen diente deren Verteilung in unterschiedlichen Bodenfraktionen als Kriterium der Abschätzung von Umweltrisiken. Als Fraktionierungs‐methoden wurde a) eine Heißwasserextraktion, die eine besonders leicht umsetzbare Fraktion der organischen Substanz liefert, und b) eine granulodensimetrische Fraktionierung durchgeführt, in deren Fraktionen die Schwermetalle in unterschiedlichen Bindungsformen zur organischen Substanz vorliegen. Auch bei den am stärksten mit Schwermetallen belasteten Böden ist deren Gehalt im Heißwasserextrakt gering, d. h. wenig mobil. Analoge Ergebnisse liefern die Untersuchungen in den granulodensimetrischen Fraktionen.     

Der Einfluß von Stickstoff und Magnesium auf Ertrag und Qualität der Zuckerrübe

Die deutsche Wissenschaft trägt internationale Verantwortung für die Weiterentwicklung der Wissenschaft als gemeinsames Gut aller Völker, für die Stärkung des Friedens in Europa und der Welt und für die Erhaltung der Umwelt—regional und global.

Diese dreifache Verantwortung erwächst ihr aus der reichen Tradition der deutschen Wissenschaft, aus unserer immer noch guten ökonomischen Situation und aus der Tatsache, daß wir Verursacher und Leidtragende von regionalen und globalen Umweltschäden sind. Der Nutzen für die deutsche Wissenschaft ist evident: Wissenschaft gedeiht im internationalen Dialog und leidet in der Isolation, sie profitiert von Frieden und Wohlstand in der Welt, von Exportindustrie und Technologietransfer und sie braucht den Zugang zu fremden Lebensräumen für die Umweltforschung im weitesten Sinne.

An Beispielen aus der Ökologie tropischer Küstenzonen werden Formen kombinierter Forschungs‐ und Ausbildungsprojekte als Schritte zur Entwicklung partnerschaftlicher Zusammenarbeit und zum Aufbau von eigenständiger Forschungskapazität in Entwicklungsländern geschildert.     

Relative effect of organic and conventional farming on growth,yield and grain quality of scented rice and soil fertility 1 : Relative wirkung von organischem und konventionellem ackerbau auf wachstum,ertrag und kornqualität von reis und auf die bodenqualität

A field experiment was conducted during the kharif season of the crop year 2001 at the Indian Agricultural Research Institute, New Delhi, to study the comparative effects of organic and conventional farming on scented rice. Grain yield of rice increased significantly with increasing rate of fertilizer application only up to 60?kg N?+?13?kg P?+?17?kg K ha^???1. The effect of 10 t ha^???1 farmyard manure (FYM) was found to be similar to 60?kg N?+?13?kg P?+?17?kg K ha^???1, whereas the effect of Sesbania green manuring (SGM) was similar to 120?kg N?+?26?kg P?+?34?kg K ha^???1. Inoculation of BGA (Blue green algae) with FYM or SGM had no additional advantage over FYM or SGM alone. The highest yield (5.2 t/ha) of rice was obtained when FYM?+?SGM?+?BGA?+?PSB (Pseudomonas striata) were applied together. The yield obtained with this combination was significantly more than that obtained with 180?kg N?+?39?kg P?+?51?kg K ha^???1. A similar trend was observed in N, P, and K uptake of rice. Inorganic nutrients had no significant effect on grain quality parameters like head rice recovery (HRR), kernel length (KL), kernel breadth (KB) and KL?:?KB ratio, whereas organic manures and biofertilizers resulted in an increase in HRR, KL and KL?:?KB ratio. A combination of FYM?+?SGM?+?BGA?+?PSB also resulted in highest organic C and available N content in soil and thus holds a promise for sustainable production.     

Die Wirkung von Düngungsänderungen auf die mikrobielle Aktivität von Löss‐Schwarzerde nach 96 Jahren differenzierter organischer und mineralischer düngung im “Statischen Düngungsversuch”; Bad Lauchstädt

Über den Zeitraum, in dem langjährige Düngungsänderungen die mikrobielle Aktivität eines Bodens in Abhängigkeit vom C_org‐Gehalt beeinflussen, liegen bisher wenige Kenntnisse vor. Auf ausgewählten Prüfgliedern des Statischen Dauerdüngungs versuches Bad Lauchstädt wurde die Langzeitwirkung differenzierter Düngung in Abhängigkeit vom C_org‐Gehalt des Bodens auf die mikrobielle Aktivität von Löß‐Schwarzerde untersucht. Geprüft wurden die Parameter mikrobielle Biomasse, die Enzyme Protease, β‐Glucosidase, alkalische Phosphatase und Dimethylsulfoxidreduktion, sowie das Mineralisierungsvermögen des Bodens und der Anteil des heißwasserlöslichen Kohlenstoffs (C_hwl). Die Ergebnisse zeigen, dass nach 20 Jahren organischer bzw. fehlender Düngung das Ausgangsniveau der mikrobiellen Aktivität der Vergleichsprüfglieder noch nicht erreicht worden ist. Die Unterlassung einer organischen Düngung auf LößSchwarzerde führte in Abhängigkeit vom C_org‐Ausgangsniveau zu einer Abnahme der mikrobiellen Biomasse zwischen 22 und 31%. Bei Unterlassung einer mineralischen Düngung sank die mikrobielle Biomasse um 13–15%. Die Zufuhr von 15t/ha.a Stalldung zu den Prüfgliedern mit organisch schlecht versorgtem Boden führte mit der Erhöhung des C_org‐Gehaltes zu einem Anstieg der mikrobiellen Biomasse um 31–39%. Zwischen C _org, C_hwl, CO₂‐Freisetzung und mikrobieller Biomasse bestehen enge Beziehungen. Die Enzymaktivitäten zeigten ein differenziertes Verhalten.

Langjährige organische und mineralische bzw. unterlassene Düngung hatte eine nachhaltige Wirkung auf die mikrobielle Aktivität von Löß‐Schwarzerde. Ein Fließgleichgewicht stellt sich demnach auch bei mikrobiellen Parametern erst nach längeren Zeiträumen ein.