Pflanzenzüchtung (Fragen aus dem Buch vom Leon) PDF

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Pflanzenzüchtung 1. Was unterscheidet Pflanzenzüchtung von Pflanzenbau? Zucht: Die Züchtung ist die Wissenschaft, Kunst und wirtschaftliche Unternehmung die genetische Konstitution der Pflanze so zu verändern, dass sie dem Menschen zuträglicher ist. Bau: Der Pflanzenbau ist der Oberbegriff und behandelt nicht nur die Züchtung, sondern auch noch die Pflanzenernährung die Pathologie und die Ackerbaulichen Maßnahmen, sowie die Standortbedingungen.

2. In wie weit hilft das Wissen um die Domestikation für die heutige Erweiterung der genetischen Diversität? Die Domestikation stellt einen innerartlichen Veränderungsprozess einer vom Menschen kultivierten (künstlich isoliert & selektiert) Wildpflanze und die damit verbundene genetische Veränderung. - Kulturpflanzen weisen eine geringere genetische Diversität auf, als Landsorten. - Landsorten weisen hohe genetische Diversität auf  aber Standortgebunden - Allelverlust bei heutigen Kultursorten - Landsorten oder als Genbank für Züchtungen in der Zukunft - heutige Sorten = Eltern der Sorten von morgen 3. Welche Prinzipien sind für die Aufstellung von Zuchtzielen zu beachten? Grundsätze der Zuchtziele sind es neue Produkte zu schaffen, die ökologisch und ökonomisch wertvoller sind und somit die speziellen Produktionskosten senken. -

Setzung eines Zuchtziels setzt voraus: o dass die neue Sorte wirtschaftlicher ist, als die aktuelle und dies sowohl in ökonomischer als auch in ökologischer Hinsicht.  Kostensenkung  Mehr Leistung , bessere Ressourcenausnutzung , Resistenzen o Erschaffung neuer Produkte  bessere Produkteigenschaften (z.B.: Backfähigkeit bei Weizen)

4. Welcher Schutzgedanke steht im Sortenschutzgesetz und welcher im Saatgutverkehrsgesetz im Vordergrund? Sortenschutzgesetz regelt den Schutz einer Sorte und dessen Züchter, der die Rechte an seinem entwickelten Saatgut beim Bundessortenamt besitzt.  eine Sorte kann nicht von 2 Züchtern gleichzeitig angemeldet werden  eine neue Sorte muss sich in wenigstens einem Merkmal von anderen unterscheiden Saatgutverkehrsgesetz soll den Verbraucher schützen und qualitativ hochwertiges, leistungsfähiges Saatgut garantieren. Es regelt den Vertrieb von Saatgut.  sichert dem Landwirt den Einsatz von einwandfreiem und qualitativ hochwertigem Saatgut 5. Welche biologischen Prozesse begründen die Unterschiede zwischen Pflanzen? Mutationen:  spontane oder induzierte Veränderung der genetischen Gesamtinformation die sich, sofern sie auf codierten Bereichen stattfindet auch phänotypisch in Erscheinung tritt Genmutation: Veränderung in einem Gen durch austauschen einzelner Nucleotide oder kurzen Sequenzen. Chromosomenmutation(Segmentmutation): Veränderung der Anordnung der Gene im Chromosom. Auslassen (Deletion), Vertauschen (Inversion), Translokation, Duplikation, Umbau eines Gens auf und zwischen Chromosomen Genommutation: Änderung der Anzahl des gesamten Chromosomensatzes. z.B.: 3 Chromosomensätze beim Menschen (Polyploidie)  Alloploidie ist, wenn sich zwei Genome bei einer Kreuzung vereinigen sexuelle Rekombination: Die Rekombination zweier Individuen einer Art bedingt eine Durchmischung ihrer Gene und somit entstehen neue Geno- und somit auch Phänotypen. - Gametenbildung , Befruchtungsregulierung führen auch zu Variabilität der Genotypen  Züchter nutzen dies bei gezielten Kreuzungsversuchen 6. Welche Systeme gibt es bei Pflanzen zur Regulierung der Fremdbebefruchtungsrate? Diözie der einzelnen Pflanzen sichert genetische Variabilität  rein männliche oder rein weibliche Blüten auf einer Pflanze (Hanf) Monözie  getrennt geschlechtliche Blüten, aber auf einer Pflanze Protandrie  bei zwittrigen Blüten kann das Blühen zu unterschiedlichen Zeiten die Befruchtungsrate regulieren

7. Welches Verfahren zur Erzeugung genetischer Unterschiede ist das bedeutendste in der Pflanzenzüchtung? Das bedeutendste Verfahren ist die Kreuzung (Rekombination). Sie erzeugt die höchste genetische Variabilität in einer Population und führt bereits nach relativ kurzer Züchterarbeit zu erfolgreichen Ergebnissen. 8. Was wird in der Populationsgenetik beschrieben? Die Populationsgenetik beschreibt die Fortpflanzungsprozesse innerhalb und zwischen Populationen einer Art und das zusammenwirken der verschiedenen Paarungssysteme und der weiteren Einflussfaktoren wie Mutation, Selektion, Zu- und Abwanderung so wie zufällige Effekte. 9. Wie verändert die Selbstbefruchtung den Heterozygotiegrad? Bei Selbstbefruchtung reduziert sich der Heterozygotiegrad maßgeblich in jeder neuen Generation.  mit jeder Selbstung sinkt der Anteil Heterozygot besetzter Loci auf die Hälfte.  ,da bei jeder Selbstung eines heterozygoten Individuums entstehen 50 % homozygote und 50% heterozygote Nachkommen  formal bewiesen ist dies nur für jeweils einen Genloci !! ist aber auf gesamtes Genom und auf Populationen übertragbar  bei der Selbstung homozygoter Individuen entstehen nur homozygote Nachkommen 10. Welche Bedingungen müssen erfüllt sein, damit das Hardy-Weinberg-Gleichgewicht gilt? Das Hardy-Weinberg-Gleichgewicht beschreibt den Sachverhalt der Erbkonstanz. Es gilt für ideale Populationen. (also nur bei Zufallspaarung) a. alle Träger der verschiedenen Genotypen haben die gleiche Eignung für die Umwelt b. es treten keine Erbänderungen auf  gleichbleibende Allelfrequenz c. beliebige Paarung der Individuen möglich d. große Population.  zufälliges Ausscheiden eines Individuums ändert nicht das Allelverhältnis e. keine Zu- und Abwanderung von Allelträgern es gilt: p² + 2pq + q²

11. Ändert sich die Allelfrequenz bei einer Veränderung des Paarungssystems? Die Allelfrequenz wird sich nicht verändern, jedoch wird bei autogamen Arten die Grad der Heterozygotie stark zurückgehen.  die Genotypfrequenz wird durch das Paarungssystem beeinflusst.  die Allelfrequenz wird durch Mutation, Selektion, Driften, Migration beeinflusst „Genotypenfrequenz beruht auf Allelfrequenz!“ (wenn Paarungssystem bekannt) 12. Was ist der Unterschied zwischen quantitativer Genetik und Populationsgenetik? Während die Populationsgenetik die Prozesse innerhalb und zwischen Populationen in Abhängigkeit von den relevanten Einflussgrößen beschreibt, wird in der Quantitativen Genetik berücksichtigt, dass die betrachteten Gene und Allele sich auf quantitative Merkmale auswirken. Die Beschäftigung mit dieser Thematik ist insbesondere für landwirtschaftlich genutzte Arten von großer Bedeutung, weil viele Veränderungen sich auf Verbesserungen von Ertragsmerkmalen und ertragssichernden Merkmalen beziehen. quantitative Genetik: Die quantitative befasst sich mit den erblichen Komponenten von Merkmalen, die auf einer kontinuierlichen Skala gemessen werden kann, z.B.: Größe oder Gewicht. Populationsgenetik: Die Populationsgenetik beschreibt Prozesse innerhalb und zwischen Populationen in Abhängigkeit relevanter Einflussgrößen. -

qualitative Merkmale sind an einen oder wenigen Genloci gebunden quantitative Merkmale sind an mehrere Genloci gebunden = höhere Variation

13. Warum wird der Zuchtwert von homozygoten Genotypen ein Dominanzeffekt zugeordnet? Homozygote Individuen können durch Zufallspaarung heterozygote Nachkommen zeugen. Diese besitzen dann genotypisch die dominanten Leistungsmerkmale beider Parentalindividuen. heißt: „die Leistung der heterogenen Nachkommen wird durch die dominanz der einzelnen Allele der Elterorganismen geprägt.“ vollständige Dominanz liegt vor, wenn auf beiden (allen) homologen Chromosomen das dominante Gen vorhanden ist. (bsp. AA) unvollständige Dominanz beinhaltet das Gen mindestens einmal als dominant und mindestens einmal als rezessiv (bsp. Aa)

14. Welche Größen (p,q,a,d) beeinflussen die Additiv Genetische Varianz, welche die Dominanzvarianz? DV: pq und d für d≠0 AGV: pq ,a , d ( pq: Allelfrequenz ; d: Dominanzgrad ; variabler Faktor) Welche Maßnahmen kann der Züchter ergreifen um den Anteil der nutzbaren Additiv Genetischen Varianz zu erhöhen? Der Züchter kann durch Ausnutzung von Inzucht einen großen Teil der vorhandenen genetischen Varianz sichtbar machen. 1. Ausnutzung von Verwandtschaftsinformationen 2. Inzucht erhöht die nutzbare additive genetische Varianz durch Pedigree und RamschMethode  Selektionsmethoden bei denen der Anteil der nutzbaren additiven genetischen Varianz gegenüber der Dominanzvarianz ansteigt. 15. Was ist Heterosis und wie kann sie begründet werden? Heterosis ist die Leistungsdifferenz von Hybridzüchtung: - aus heterozygoten Ausgangspflanzen werden über mehrere Generationen reinerbige Inzuchtlinien gezogen  Inzuchtdepression - diese werden als Elternlinien genommen und gekreuzt - die F1-Hybride sind genetisch uniform und an allen Genloci heterozygot - in homozygotem Zustand wie bei Selbstungen gelangen auch ungünstig wirkende Allele in Hybride - bei Fremdbestäuber (heterozygote) werden diese schnell beseitigt und durch bessere ersetzt  Heterosis ist bei Fremdbestäubern stärker !!! Heterosis bezeichnet die Leistungsüberlegenheit der heterozygoten F1-Generation über das Mittel ihrer homozygoten Elternlinien. Hier ist der Heterozygotiegrad 100 %, welcher zur vollständigen Dominanzausnutzung führt und Leistung quantitativer Art deutlich erhöhen kann.

16. Welche Faktoren beeinflussen den Selektionserfolg? -

Elternkontrolle : Vergleich der möglichen Elternpflanzen und Auslese vor der Blüte (Kontrolle über Polle) wenn Merkmal erst nach der Blüte erkennbar, dann nur Mütterauslese Selektionsintensität: Auswahl des Saatgutes nach Kriterien um die mittlere Leistung einer Population zu verbessern Heritabilität: Anteil der genetisch bedingten Variabilität an der Gesamtvariabilität genetische Varianz

17. Wie kann Heritabilität erhöht werden? a. optimale Allokation  Prüfung an vielen Orten mit je einer Parzelle b. Ausnutzung von Verwandtschaftsverhältnissen zur Erhöhung der nutzbaren genetischen addittiven Varianz an der phänotypischen Varianz c. Erhöhung der additiven genetischen Varianz durch Auswahl von Kreuzungskombinationen oder Einführung von neuen genetischen Ressourcen 18. Unter welchen Bedingungen ist eine indirekte Selektion erfolgreicher als eine direkte Selektion? -

wenn Selektionserfolg der indirekten Selektion bei gleichen Kosten höher ist als bei der direkten geringeren Aufwand für indirekte hohe Korrelation des Ziel und des Hilfsmerkmals hohe Heritabilität im Hilfsmerkmal wenn höhere Selektionsintensität vorliegt wenn bei der Erfassung der Zielmerkmale das Blütestadium abgeschlossen ist

19. Unter welchen Bedingungen erhöht die Information von genetischen Markern den Selektionserfolg? -

geringere Heritabilität Selektion auf mehrere Merkmale

20. Welche transgen erzeugten Eigenschaften dominieren zurzeit im Anbau? In der heutigen Pflanzenzucht dominiert in der Pflanzenzucht der Umbau der Pflanzen im Bereich der Schädlingsresistenzen um den Ertrag der Kulturarten zu erhalten bzw. geringfügig zu verbessern.

21. Was sind genetische Marker und welche Einsatzgebiete haben sie? Genetische Marker sind kurze Abschnitte der DNA, deren Ort im Genom bekannt ist. Mit ihrer Hilfe ist durch die aus der DNA hervorgerufenen Differenz zwischen Sorten/Arten Pflanzensorten bzw. Veränderungen anhand der Marker zu unterscheiden. Einsatzgebiete: - Sorten identifizieren & unterscheiden - Sorteneinheit feststellen & Einkreuzungen aufzeigen - Ähnlichkeiten zwischen Individuen quantifizieren - Abstammungsanalysen - genetische Karten aufstellen - Assoziation zwischen qualitativen und quantitativen Merkmalen darstellen - populationsgenetische Parameter bestimmen - Gene- Flow darstellen 22. Welchen Vorteil bieten Doppelhaploide? Doppelhaploid bedeutet ja, dass das jede Information doppelt vorhanden ist. Die Pflanze ist trotzdem zwar diploid. Die sogenannte "reine Linie" besagt letztendlich das gleiche. Von reinen Linien doppelhabloide herzustellen ist daher sinnfrei (außer es sind nur ein Teil der Erbinformationen identisch). Von normalen diploiden Pflanzen doppelhaploide herzustellen ist sehr sinnvoll. Die Vorteile sind: schneller Weg um homozygote Linien zu erzeugen  direkte Selektion, da Genotyp = Phänotyp  Verwendung der reinerbigen Pflanzen als Basiszuchtmaterial für Neuzüchtungen  Verwendung der reinerbigen Pflanzen zur Genkartierung und Entwicklung von Gensonden  Verkürzung der Züchtungszeit einer Sorte um 2 - 4 Jahre Doppelhaploide sind vollständig homozygote Pflanzen, die aus Gameten entstehden Haploiden verdoppeln ihren Chromosomensatz (spontan oder chem. induziert)  personifizierte Gameten Vorteil: direkt vollständig homozygot Nachteil gegenüber RI-Linien (Rekombinierte Inzucht) ist, dass jeder Kopplungsbruch Veränderung bedeutet und bei RI-Linien nur dort wo Chromosomenabschnitte nicht vollständig homozygot sind.

23. Welche Anwendungsgebiete bestehen für die Gewebekultur? Pflanzenzüchtung mit vor und nachgelagerten Bereichen: -

microvermehrung Meristemkulturen zur Erzeugung von virusfreiem Pflanzenmaterialien Konservierung von vegetativem Pflanzenmaterial Produktion von haploiden und doppelhaploiden Pflanzen Embryo-Rescue-Techniken zur Produktion von Nachkommenschaften aus „weiten“ Kreuzungen In-Vitro-Selektion und Produktion von somaklonalen Variation Zellfusionen Regeneration von transgenen Zellen

24. Welche Sortenkategorien kennen sie? Populationssorten Liniensorten Klonsorten Hybridsorten 25. Beschreiben sie die Grundprinzipien der Linienzüchtung, Klonzüchtung, Populationszüchtung, und Hybridzüchtung! Linienzüchtung: Population mit definierten Merkmalen, deren Beständigkeit durch Auslese weiter erhalten bleibt Klonzüchtung: Populationszüchtung: =Selektionszüchtung. Ist die älteste Form der Pflanzenzüchtung. Hierbei werden aus einer bestehenden Population die Pflanzen mit den gewünschten Eigenschaften selektiert. Dieser Vorgang wiederholt sich mehrfach bis ich dieses Merkmal in der Form habe wie ich es mir vorstelle. Danach werden diese Pflanzen über ein paar Generationen vermehrt. Hybridzüchtung: Es werden von zwei Populationen über mehrere Generationen vollständig reinerbige (homozygote) Parentalindividuen durch Selbstungen gezüchtet. Diese werden dann gekreuzt. Die F1-Hybridgeneration ist genetisch vollkommen heterozygot und uniform. Die F2-Hybride sind bei Zufallspaarung bereits teilweise wieder homozygot und daher ist dann ein Leistungsrückgang zu verzeichnen. 26. In welchen Sortenkategorien wird die Additiv Genetische Varianz und in welchem die Dominanzvarianz genutzt (Nutzung beider Komponenten ist ebenfalls möglich) ? Hybridzüchtung Linienzüchtung Populationszüchtung Klonzüchtung

Dominanzvarianz Additive genetische Varianz Additive genetische Varianz Dominanzvarianz Additive genetische Varianz

27. In welchen Sortenkategorien wird die Heterosis genutzt? Populationszüchtung Klonzüchtung Hybridzüchtung

nur bei Fremdbestäubern zu bedeutenden Teilen maximal...