BLAl104 Pflanzenzucht

Lernfragen aus der Pflanzenzucht

Lernfragen aus der Pflanzenzucht


D. K.
Diese Lernkarten behandeln die Grundlagen der Pflanzenzucht auf Universitätsniveau. Sie konzentrieren sich auf Themen wie Resistenz, Merkmale und Sorten von Pflanzen, insbesondere bei Weizen, Raps und Roggen. Die Karteikarten erklären Fortpflanzungssysteme, Züchtungsmethoden und Selektionserfolge. Sie sind ideal für Studierende der Biologie, die sich mit den Prinzipien der Pflanzenzüchtung vertraut machen möchten.
Karten
36
Lernende
4
Sprache
Deutsch
Kategorie
Biologie
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
25.01.2018 / 24.02.2019

Flashcards

Nennen Sie typische Merkmale von Wildpflanzen von Weizen, die durch die Züchtung verändert wurden?

Weizen Wildsorten Weizen Kultursorten Lange, wenig standfeste Halme Kurze, standfeste Sorten Spindelbrüchige Aehren Feste Spindeln, Aehren zerbrechen nicht bei Berührung. Bespelzte Körner (z.B. Einkorn, Urdinkel) Nacktkörnigkeit

Nennen Sie typische Merkmale von Wildpflanzen von Erbsen, die durch die Züchtung verändert wurden?

Wilderbse Kulturerbse Hülsen platzen bei Reife Hülsen sind platzfest („Warten auf die Ernte durch den Menschen“) Die Samen besitzen eine Keimruhe, sie keimen über mehrere Jahre gestaffelt, um schlechte Jahre überbrücken zu können. Die Samen keimen schnell und gleichzeitig nach der Saat. Viele kleine Samen Wenig grosse Samen

Nennen Sie 4 Möglichkeiten den Ertrag zu steigern.

1. Steigerung des biologischen Ertrags (v.a. bei Futterpflanzen) 2. Steigerung des Ernteindexes (mehr Körner, weniger Stroh) 3. Veränderung der Qualität und damit Erhöhung der Wertschöpfung (z.B. Fettsäuremuster bei Ölen, Knollenform bei Kartoffeln) 4. Steigerung des ökonomischen Ertrags z.B. durch robuste Sorten, die extensiver (weniger Pflanzenschutz) angebaut werden können.

Beschreiben Sie die Ertragseigenschaften der beiden in der unten stehenden Abbildung dargestellt

Die Erträge des Hybrid A streuen an den verschiedenen Standorten (Umweltmittel) stärker (Sd2) um die Regressionsgerade, d.h. die Ertragssicherheit ist geringer. Die Steigung der Geraden b ist aber höher, d.h. das Ertragspotenzial an guten Standorten ist höher als beim Hybrid B.

Welche züchterisch veränderten Qualitätsmerkmale haben bei Raps seit 1970 zu einem massiven Anstieg der Weltproduktion geführt?

1. Erucasäure-Freiheit (=0-Raps) ernährungsphysiologische Verbesserung (monogene Vererbung) 2. Glucosinolatarme Sorten (=00- Raps) kann in höheren Anteilen für die Verfütterung verwendet werden (monogene Vererbung) 3. Holl-Sorten (High oleic, low linolenic = Oelsäure 18:1ca. 79%, Linolensäure 18:3 max 3%: starke Nachfragesteigerung nach Hitzebeständigen Pflanzenölen, da so keine Transfettsäuren entstehen

Nennen Sie 3 Gründe für die negative Korrelation von Qualität und Ertrag

Biometrische Gründe: Je mehr Merkmale bei der Selektion berücksichtigt werden, umso kleiner wird der Zuchtfortschritt in einem bestimmten Merkmal (z.B. Ertrag). Biologische Gründe: Die Synthese von Oel und Protein kostet mehr Energie als die Synthese von Stärke. Züchterische Gründe: Beim Einkreuzen von besonderen Qualitätseigenschaften werden auch unerwünschte Eigenschaften übertragen (Rückschritt beim Ertrag).

Bei einer vertikalen Resistenz reagiert die Pflanze häufig mit einer Hypersensitivität auf einen Pathogen. Beschreiben Sie diesen Vorgang.

Die Pflanzen mit einem bestimmten Resistenzgen R1 erkennt das entsprechende Pathogen mit der Avirulenz A1. In der Folge sterben die Pflanzenzellen rund um den Angriffspunkt des Pathogens ab und hindern den Pilz am Eindringen. Verändert sich das Pathogen, dass es von der Pflanze nicht mehr erkannt wird (a1), kann das Pathogen ungehindert in die Pflanze eindringen. Man sagt dann, der Pilz hat die Resistenz durchbrochen.

Wie ist die Wirkungsweise der horizontalen Resistenz?

1. Reduktion der Infektionswahrscheinlichkeit z.B. durch Blattbehaarung) 2. Verzögerung der Ausbreitung des Pathogens im Wirt (durch div. Inhaltsstoffe) 3. Reduktion der Bildung von Vermehrungsorganen

Mit welchen Massnahmen kann verhindert werden, dass monogene Krankheitsresistenzen schon nach wenigen Jahren nicht mehr wirken?

- Pyramidisierung : mehrere monogene Resistenzen in derselben Sorte vereinen - Abwechslungsweiser Anbau von Sorten mit verschiedenen Resistenzgenen (verlangsamt die Anpassung des Pathogens) - Mischung von Sorten auf der gleichen Parzelle oder Anbau von me

Erläutern Sie die Wirkung der Epistasie an einem Beispiel.

Unter Epistasie verstehen wir eine Wechselwirkung zwischen zwei unterschiedlichen Genen Epistasie heisst, dass zwei Gene in Kombination eine besonders günstige oder ungünstige Wirkung zeigen. Beispiel Süsslupinen Es gibt zwei Formen von Lupinen, Lupinen mit bitteren Samen, welche Alkaloide enthalten und Süsslupinen ohne Alkaloide. Die Synthese der Alkaloide wird durch zwei dominant wirkende Gene (A und B) vererbt. Nur wenn beide dominanten Allele zusammenwirken, kann die Pflanze Alkaloide bilden.

Welche Probleme ergeben sich bei der Kreuzung von Weizen und Roggen bei der Züchtung von Triticale? Wie konnten diese Probleme gelöst werden?

1. Bei der Kreuzung von Roggen x Weizen ist die Befruchtung nur unvollständig. Die Einzelle wird befruchtet und der Keimling entwickelt sich normal. Aber das Endosperm wird nicht entwickelt, so dass der Keimling ohne künstliche Hilfe verhungern würde. Embryorescue: Keimling wird aus dem grünen Korn entfernt und auf einem Nährmedium zur Pflanze entwickelt. 2. Oft sind die Nachkommen aus dieser Kreuzung unfruchtbar. Eine Verdoppelung des Chromosomensatzes mit Colchizin löst dieses Probleme

In der Futterpflanzenzüchtung werden häufig polyploide Sorten gezüchtet. Wie können diese erzeugt werden? Vorteile der polyploiden gegenüber diploiden Sorten?

Verdopplung des Chromosomensatzes durch eine Colchizinbehandlung z.B. bei Klee (Tetraklee, oder Roggen (Tetraroggen). Polyploide Pflanzen sind vitaler, haben grössere Zellen und liefern höhere BiomasseErträge. Deshalb ist dieses Verfahren besonders bei Kulturen interessant, wo der Biomasseertrag entscheidend ist (z.B. Futterbau).

Beschreiben Sie zwei Methoden zur Herstellung von haploiden Pflanzen. Weshalb können diese Pflanzen für die Züchtung interessant sein?

Antherenkultur Durch die Kultur von Antheren auf Nährmedium entwickelt sich eine haploide Pflanze. Durch eine Behandlung mit Colchizin dieser einfache Chromosomensatz verdoppelt werden. Diese Doppelhaploiden vollständig homozygoten Planzen können dann in Zuchtprogrammen verwendet werden. Vorteil: Zeitgewinn gegenüber Selbstung, zudem vollständig homozygot. Kreuzung mit Wildtyp Doppel-Haploide sind in der Züchtung von Mais und Gerste von grosser Bedeutung.

Welche Kriterien werden für die DHS-Prüfung im Rahmen der Zulassung von Sorten untersucht?

1. Stabilität 2. Unterscheidbarkeit 3. Homogenität

Wieso können Sie innerhalb einer Weizensorte, keine Selektion betreiben, obwohl sich das Korngewicht der Einzelpflanzen unterscheidet?

Weizen ist als Selbstbefruchter homozygot und damit gibt es im Feld kaum eine genetische Variabilität

In welche Komponenten lässt sich der phänotypische Wert einer Sorte zerlegen

Phänotypischer Wert einer Einzelpflanze = genotypischer Wert + Umwelteffekt

Erläutern Sie den Begriff „Selektionserfolg“. Von welchen Faktoren ist der Selektionserfolg abhängig?

Der Selektionserfolg hängt von folgenden Faktoren ab: genotypische Varianz in der Ausgangspopulation; Selektionsintensität; Heritabilität einer EigenschaftSelektionserfolg = Veränderung des Mittelwertes für ein Merkmal im Vergleich zur Ausgangspopulation (z.B. Ertrag) Der Selektionserfolg hängt von folgenden Faktoren ab:

Beschreiben Sie das Fortpflanzungssystem von Roggen. Bei Fremdbefruchter muss angegeben werden, wie die Selbstbefruchtung verhindert wird

Fremdbefruchtung; die Selbstbefruchtung wird verhindert durch eine gametotypische Selbstinkompatibilität

Beschreiben Sie das Fortpflanzungssystem von Gerste. Bei Fremdbefruchter muss angegeben werden, wie die Selbstbefruchtung verhindert wird

Selbstbefruchter

Beschreiben Sie das Fortpflanzungssystem von Hanf. Bei Fremdbefruchter muss angegeben werden, wie die Selbstbefruchtung verhindert wird

Fremdbefruchtung; Die Selbstbefruchtung wird verhindert durch die Diöcie: Die Geschlechter sind getrennt

Beschreiben Sie das Fortpflanzungssystem von Raps. Bei Fremdbefruchter muss angegeben werden, wie die Selbstbefruchtung verhindert wird

Partielle Fremdbefruchtung; Dies ist eine Mischung aus Selbst- und Fremdbefruchtung

Beschreiben Sie das Fortpflanzungssystem von Mais. Bei Fremdbefruchter muss angegeben werden, wie die Selbstbefruchtung verhindert wird

Fremdbefruchtung; nichtsynchrone Blühzeit (Proterandrie) Die beiden Geschlechter sind auf derselben Pflanze, Die männlichen Blüten blühen früher als die weiblichen.

Beschreiben Sie das Fortpflanzungssystem von Zuckerrüben. Bei Fremdbefruchter muss angegeben werden, wie die Selbstbefruchtung verhindert wird

Fremdbefruchtung; gametotypische Selbstinkompatibilität, wenn die Allele der Pollen gleich sind, wie bei der Pflanze mit dem Stempel, findet keine Befruchtung statt.

Beschreiben Sie im Detail die natürlichen Mechanismen, die die Selbstbefruchtung von Mais verhindern.

Die Maispflanze ist einhäusig, da aber die Blühzeit der männlichen und weiblichen Blüten nicht gleichzeitig ist (synchron), kann sich die Maispflanze nicht selbst befruchten. Die männlichen Blüten blühen früher.

Beschreiben Sie im Detail die natürlichen Mechanismen, die die Selbstbefruchtung von Zuckerrüben verhindern.

gametotypische Selbstinkompatibilität, wenn die Allele der Pollen gleich sind, wie bei der Pflanze mit dem Stempel, findet keine Befruchtung statt.

Wieso wird Raps wohl nie den gleichen biologischen Ertrag in dt/ha erzielen können wie Weizen?

Raps ist eine Ölsaat. Öl braucht mehr Energie als Kohlenhydrate. Deshalb erreicht der Raps die energetische Limite früher und kommt beim biologischen Ertrag nicht an den Weizen heran.

Was versteht man unter dem Begriff "Kopplung" in der Pflanzenzucht? Welche Bedeutung hat sie für die Pflanzenzucht? Nennen Sie ein Beispiel und kommentieren Sie es kurz.

Je näher zwei Gene beieinanderliegen, desto eher ist die Wahrscheinlichkeit, dass diese Merkmale auch gemeinsam vererbt werden. Sie sind gekoppelt. Männlich- sterile Linien fördern die Züchtung von Hybriden bei Sonnenblumen, die das Gen für die Fertilität mit dem Gen für die Farbe des Hypokotyl gekoppelt ist, können die fertilen und die sterilen Pflanzen einfach voneinander unterschieden werden.

Erklären Sie den Begriff "Allopolypliodie" und beschreiben Sie dies konkret am Beispiel von Weizen.

Zwischen Arten und Gattungen besteht eine eingeschränkte Kreuzbarkeit. Bastardisierungen gestalten sich schwieriger als Kreuzungen innerhalb von Arten. Als erfolgreiches Beispiel für interspezifische Kreuzung ist die Übertragung von Resistenzgenen von Braun- und Gelbrost in den Weizen durch die Kreuzung mit Roggen.

Wie funktioniert ein Rückkreuzungsprogramm bei dominanten Merkmalen?

Bei einer Rückkreuzung bei einem dominanten Merkmal werden in der F1 alle reinerbig rezessiven aus dem Programm genommen und nur die heterozygoten Genotypen für die F2- Generation verwendet, bis das rezessive Allel nicht mehr durchkommt.

Wie funktioniert ein Rückkreuzungsprogramm bei rezessiven Merkmalen?

Bei einer Rückkreuzung bei einem rezessiven Merkmal werden nach der F1 alle reinerbigen Genotypen aus dem Zuchtprogramm entfernt und es wird nur mit den heterzygoten Pflanzen geselbstelt. In der F2- Generation werden wieder die mischerbigen und die reinerbigen rezessiven gekreuzt bis das dominante Gen wegekreuzt ist.

Beschreiben Sie drei Merkmale, worin sich die vertikale Resistenz von der horizontalen Resistenz unterscheidet? Begründen Sie ihre Antworten.

Die vertikale Resistenz ist rassenspezifisch und deshalb qualitativ ausgeprägt, von temporärer Wirksamkeit, weist eine aktive Resistenzreaktiona auf und ist umweltstabil. Die horizontale Resistenz ist rassenunabhängig und deshalb quantitativer Ausprägung, polygene vererbt und oft von Umwelt, Entwicklungsstadium und dem Infektionsdruck abhängig.

Beschreiben Sie das Vorgehen zur Herstellung einer Hybridsorte aus zwei Populationssorten am Beispiel von Roggen.

Zwei Inzuchtlinien werden gekreuzt und so entsteht in der F1- Generation eine Hybridsorte.

Beschreiben Sie zwei Vorteile der Hybridsorte gegenüber der Populationssorte.

homogene Kultur und Heterosiseffekt

Nennen Sie 4 Merkmale der vertikalen Resistenz.

Die vertikale Resistenz ist rassenspezifisch und deshalb qualitativ ausgeprägt, von temporärer Wirksamkeit, weist eine aktive Resistenzreaktiona auf und ist umweltstabil.

Nennen Sie 4 Merkmale der horizontalen Resistenz.

Die horizontale Resistenz ist rassenunabhängig und deshalb quantitativer Ausprägung, polygene vererbt und oft von Umwelt, Entwicklungsstadium und dem Infektionsdruck abhängig.

Mit welchen Massnahmen kann verhindert werden, dass vertikale Krankheitsresistenzen schon nach wenigen Jahren nicht mehr wirken?

Man verwendet solche Resistenzen nur dort, wo es nötig ist und züchtet das Gen nicht weg

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