Biotechnologie Pflanzenzüchtung BLAl104
Fragen Skirpt Kaiser
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Lernkarten
Wieso wird Raps wohl nie den gleichen biologischen Ertrag in dt/ha erzielen können wie Weizen?
Limitierend ist immer die zur Verfügung stehende Energiemenge. Raps benötig die grössere Energiemenge als Weizen. Die Energiedichte ist bei Raps grösser als bei Weizen. Daher wird der Ertrag in dt/ha von Raps den Weizen nie erreichen können.
Nennen sie 3 Möglichkeiten, wie der Ertrag von Kulturpflanzen züchterisch verbessert werden kann.
- Steigerung des Ernteindexes
- Steigerung des biologischen Ertrages
- Steigerung des ökonomischen Ertrages
Nennen sie Beispiele von Merkmalen Wildpflanzen, die bei der Züchtung von Kulturpflanzen verändert wurden.
- Keimruhe
- Samengrösse
- Platzen der Hülse
Was sind Low-Input-Sorten? Wie können sie gezüchtet werden?
Dies sind Sorten die bei einem niedrigen N-Input einen guten Körnerertrag erzielen. Sie werden in extensiven Anbausystemen gezüchtet.
Welche züchterisch veränderten Qualitätsmerkmale haben bei Raps seit 1970 zu einem massiven Anstieg der Weltproduktion geführt?
- 0-Sorte Erucasäure (arm) (Eignung Nahrungsmittle)
- 00-Sorte erucasäure- und glucosinatarme Sorte (Eignung Futtermittel)
- Holl-Sorte Viel Ölsäure und wenig Linolelsäure (Eignung Industrie)
Welche Kriterien werden für die DHS-Prüfung im Rahmen der Zulassung von Sorten untersucht?
- Unterscheidbarkeit (Distinction)
- Homogenität (Homogénéite)
- Beständigkeit (Stabilité)
Erläutern Sie die Begriffe „Landwirteprivileg“ und « Züchterprivileg ».
- Landwirteprivileg: Der Landwirt darf eine geschützte Sorte, wofür er eine Lizenz bezahlt hat, weiter zum Nachbau vermehren.
- Züchterprivileg: Geschützte Sorten können von anderen Züchtern für Kreuzung und Weiterentwicklungen frei verwendet werden.
Welcher Vorgang wird als Crossing-over bezeichnet?
Bezeichnet die Rekombination von Chromosomen. Dabei werden während der Meiose Teile zwischen der väterlichen und mütterlichen Chromosomen ausgetauscht.
Was verstehen wir unter dem Begriff „Kopplung“? Welche Bedeutung hat sie für die Pflanzenzucht?
Kopplung entsteht, wenn zwei verschiedene Gene auf dem Chromosom nahe bei einander liegen. Umso näher die Gene bei einander liegen, umso stärker ist die Genkopplung und die Eigenschaften werden zusammen vererbt. Bei einer starken Genkopplung ist die Chance von Crossing-over niedriger.
Welche Schlussfolgerungen für die Züchtung werden aus dem Hardy-Weinberg-Gleichgewicht gezogen?
Bei Zuchtpopulationen finden sich oft seltene Allele. Jedoch kommen diese bei Zufallsparrungen nicht zum Vorschein. Nur durch Selbstung werden diese sichtbar.
Was versteht man unter dem Begriff „quantitativen Variation“? Wie kommt diese zustande? Beispiele?
Eine Quantitative Variation entsteht, wenn ein Merkmal von vielen Genen beeinflusst wird., oder wenn es in seiner Ausprägung stark von Umwelteinflüssen abhängt. Meistens wirken beide Faktoren gleichzeitig.
Was ist Apomixis? Weshalb ist sie Interessant für die Züchter?
Ist die Bildung von Samen ohne Einschaltung der Meiose und daher sind diese genetisch identisch mit der Mutterpflanze.
- Durch Apomixis währe es möglich genetisch identisches Saatgut zu produzieren, wodurch die Hybridsorten wieder vermehrt werden könnte.
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Apomixis hätte vor allem den Vorteil, dass man über Samen i Nachkommen produzieren kann, die identisch mit der Mutterpflanze sind. Da über Samen weniger Krankheiten übertragen werden, als über vegetative Organe, wäre dies speziell bei Kartoffeln ein Vorteil.
Was versteht man unter der Gen-für-Gen-Hypothese?
Jedes Resistenzgen eines Wirtes entspricht einem Virulenzgen des Parasiten
Erläutere die Unterschiede zwischen vertikaler und horizontaler Resistenz.
Die vertikale Resistenz ist Rassenspezifisch. Die Resistenz vom Wirt entspricht einem Virulenzgen (Gen-für-Gen-Hypothese). Die Resistenz ist nicht dauerhaft. Der Selektionsvorteil fördert seltene Rassen für die die Pflanze kein solches Gen hat. Die horizontale Resistenz ist Rassenunspezifisch. Die Anzahl beteiligter Gene ist gross. Die Gene wirken additiv. Die Resistenz ist dauerhaft. Die Resistenz verhindern Krankheiten nicht. Die Auswirkungen werden in verschiedenen Stadien reduziert.
Wie wird der Krankheitsbefall bei einer horizontalen Resistenz beeinflusst?
Die horizontale Resistenz verhindert einen Krankheitsbefall nicht. Die Krankheit wird in verschiedenen Stadien bei der Ausbreitung gehindert:
- Reduktion der Wahrscheinlichkeit einer Infektion
- Verzögerung der Ausbreitung in der Wirtspflanze
- Reduktion der Bildung von Vermehrungsorgane des Erregers
Mit welchen Massnahmen kann verhindert werden, dass monogene Krankheitsresistenzen schon nach wenigen Jahren nicht mehr wirken?
- Kombination von vertikalen und horizontalen Resistenzen
- Sortenmischungen wechseln
- Fruchtfolge innehalten
- Anbaufläche limitieren
Beschreiben Sie das Fortpflanzungssystem der folgenden Kulturpflanzen: Mais, Roggen, Hanf, Weizen.
- Mais: Nicht synchrone Blütenzeit
- Hanf: Diöcie (Pflanze verhindert Selbstung durch Geschlechtertrennung)
- Roggen: Selbstinkompatibilität „gametophytisch“(erkennt fremde Pollen)
- Weizen: Selbstbefruchtung
Erläutern Sie die Wirkung der Epistasie an einem Beispiel
Die Bitterlupine bildet wenn zwei spezifische dominante Gene vererbt werden Alkaloide. Die Alkaloide werden nur gebildet, wenn beide Gen vorhanden sind. Es entsteht eine Wechselwirkung zwischen den zwei Genen.
Was besagt das „Gesetz der homologen Reihen? Geben Sie ein Beispiel.
Die Pflanzenfamilien sind durch gleichgerichtete Variabilität gekennzeichnet, die sich in der Gattung und Art wiederfinden. Durch dieses Wissen konnten bei den Lupinen Süsslupinen gefunden werden.
Von welchen drei Faktoren ist der Selektionserfolg abhängig. Nennen und erklären Sie die Fachbegriffe.
- Genetischer Variation (Umso grösser die Variation, desto schneller ist der Zuchtfortschritt)
- Zuverlässigkeit zur Erkennung der Variation (Wenn das Merkmal eindeutig zu erkennen ist kann effizienter darauf gezüchtet werden)
- Starke Selektion (Umso weniger Merkmale selektioniert werden desto stärker fällt die Selektion aus)
Erläutere den Begriff Heritabilität. Wie lässt sich die Heritabilität eines bestimmten Merkmals erhöhen?
Die Heratibilität ist ein Mass für den Anteil der genotypischen Varianz an der gesamt Varianz. Die Heratibilität lässt sich durch den Anbau auf den unterschiedlichsten Standorten und über Perioden erhöhen (Standort u. Jahre).
Wie kann neue Variation geschaffen werden zur Auslese von neuen Sorten?
- Genmutation (Strahlung, Chemikalien, etc.)
- Importieren von Pflanzenmaterial und Einkreuzen
- Gentransfer
Was ist Autopolyploidie? Nenne zwei Kulturarten wo sie eine grosse Bedeutung hat. Warum kommt sie bei diesen Arten vor?
Autopolyploidie enthalten mehr als einen einfachen Chromosomensatz in als zweifacher Ausführung. Die Autopolyploidie wird durch Colchicin ausgelösst. Colchicin ist ein Spindelgift, dass die Verteilung der Chromosome verhindet während der Mitose. Eine Behandlung mit Colchicin führt bei einer diploiden Planzen zu einer Tetraploiden Pflanze. Die Autopolyploidie kommt bei Futterpflanzen zur Anwendung, weil diese grössere Zellen, einen kräftigeren wuchs und insgesamt mehr Biomasse produzieren (Rotklee, Italienisches Raygras). Jedoch gibt es Fruchtbarkeitsstörungen
Was ist Allopolyploidie (Amphidiploidie)? Nenne zwei Beispiele:
Kreuzung zwischen verschiedenen Arten. Raps und Triticale
Erläutere den Unterschied zwischen primärer und sekundärer Triticale.
- Primäre Triticale --> Kreuzung aus Weizen und Roggen
- Sekundäre Triticale --> Kreuzung aus zwei Triticale
- Rekombinations Triticale --> Kreuzung aus Triticalstämmen mit gleichen Chromosomensätze
Primäre Triticale sind die Kreuzungen von Roggen * Hartweizen oder Roggen * Weichweizen. Werden diese Primären Triticale untereinander gekreuzt entstehen sekundäre Triticale. Diese sind dann ebenfalls hexaploid, wie die primären Triticale aus Roggen * Hartweizen.
Welche Bedeutung haben haploide Pflanzen für die Züchtung? Wie können sie hergestellt werden?
Haploide Pflanzen sind in der Züchtung interessant, wenn sich die Chromosomensätze spontan oder künstlich verdoppeln. Dann erhalten wir zwei mal den gleichen Chromosomensatz (einen vollständigen homozygot). Die Pflanze wird dann Doppelhaploide genannt.
Die Pflanze wird mit einer Wildart befruchtet. Der Pollen von dieser Art ist zu wenig verwandt mit der Mutterpflanze, als dass er bis zur Eizelle vordringen könnte. Die Bestäubung reicht aber trotzdem aus, um die Weiterentwicklung der (unbefruchteten) Eizelle anzuregen. Teilweise müssen diese in Embryokulturen gezüchtet werden.
Wie funktioniert ein Rückkreuzungsprogramm? Bei welchen Merkmalen wird es meistens verwendet?
- Rückkreuzungstechnik: Wird ein Gen aus einer Wildpflanze benötigt, wird diese mit der Zuchtpflanze gekreuzt. Bei dominanten Genen können die Trägerpflanze mit der Zuchtsorte rückgekreuzt werden. Bei Rezessiven wird durch Selbstung die Pflanzen sichtbar gemacht, die das Gen tragen. Das Gen muss sichtbar sein, damit auf das Gen Rückgekreuzt werden kann.
- Protoplastenfusion: Will man ein Gen aus einer Art übertragen, die nur schlecht kreuzbar ist, so können durch Proplastfusion somatische Hybriden erzeugt werden.
Wie wird bei Getreide in den ersten Jahren nach der Kreuzung von 2 Elternlinien auf den Ertrag selektioniert? zu Beginn der Züchtung bei Getreide auf Ertrag selektiert?
Der Ertrag ist stark von der Umwelt abhängig und daher werden zu beginn der Zucht zunächst indirekt Faktoren erhoben:
- Lagerresistenz
- Krankheitsresistenz
- Wuchstyp und Ährenform
Da wir in den ersten Jahren nach der Kreuzung nur sehr wenig Saatgut haben und die erhaltenen Linien noch heterozygot sind (bis etwa zur 6 Generation) können keine Ertragsversuche angelegt werden (dafür bräuchte es viel Saatgut, da solche Versuche an mehreren Standorten durchgeführt werden müssen. Deshalb selektiert man indirekt auf Ertrag, indem man möglichst wenig krankheitsanfällige und winterharte Linien auswählt (siehe Abb. 25 Korrelationen). Zudem wählt der Züchter Linien mit schönen Aehren und solche mit gute Standfestigkeit aus. Geschaut wird auch auf eine frühe Abreife, damit die Sorten an unser Klima angepasst sind.
- indirekte Selektion
Erläutern Sie die Begriffe Phänotyp und Genotyp
- Phänotyp = Erscheinungsbild
- Genotyp = Erbbild
Linienzüchtung: Mit zunehmender Anzahl Generationen bilden die Einzelpflanzen homogenere Nachkommenschaften. Wie lässt sich dieses Phänomen erklären?
Jedes Jahr wird die Hälfte der heterozygoten Genorte homozygot. Nach ca. 6 Generationen ist eine Nachkommenschaft einer Kreuzung somit +/- homozygot.
Nennen Sie 3 Mechanismen zur Verhinderung der Selbstbefruchtung. Beispiele?
- Selbstinkompatibilität (Roggen, Klee, Zuckerrüben)
- Aufteilung in Vater- und Mutterlinie (Zweihäusige Pflanzen oder Diöcie) Hanf
- Nicht synchrone Blütezeitpunkte (Mais, Sonnenblumen)
Definition Ertragssicherheit:
Die Abweichung (Varianz) der Ertragsregression ist ein Mass für die Ertragssicherheit.
