Pflanzenzüchtung Teil 1

• Ziel: Modifikation/Veränderun von Pflanzen, um den Bedürfnissen des Menschen besser zu entsprechen
• Methoden: Verwendung von existierenden oder neu erzeugten Varianten durch Selektion,
  • durch klassische Züchtung mit natürlich auftretender Variation, die durch Rekombination und Selektion zu eigenen Pflanzenkulturen herangezüchtet werden
  • durch Biotechnologie, die u.a. Zellkultur und Genomik benutzt, um Gene zu transferieren oder die Funktion von Genen herauszufinden, sowie zum Erzeugen von Haploiden durch Protoplastenfusion

• F2-Nachkommenschaft: Nachkommen aus der Selbstbefruchtung einer heterozygoten F1-Pflanze -> nach weiteren Selbstbefruchtungen entsteht eine rekombinante INzuchtlinie (=RIL)
• Doppelaploide Linien (=DH): Homozygote Linien erhalten aus der Verdopplung des Genoms von haploiden Gameten wie Eizellen (=Gynogenese) oder Mikrosporen (=Androgenese)
• Rückkreuzungsnachkommenschaft (=Backcross, BC): Rückkreuzung der F1-Generation (heterozygot, homogen) mit einem der Eltern (homozygot) --> BC1

Doppelhaploide Linien werden entweder aus den weiblichen Eizellen (= Gynogenese) oder aus den männlichen Mikrosporen (= Androgenese) gewonnen. 

• Androgenese: Aussaat eines Samens, der zur Donorpflanze heranwächst  --> kurz vor der Blüte werden die Pflanzen kältebehandelt um die Blütenentwicklung zu stoppen -->  Entfernen der Staubbeutel, die auf Petrischale ausgesät und induziert werden -->Entwicklung embryoider Strukturen --> Umsetzen der Embryoiden auf regeneratives Medium --> Heranwachsen der haploiden Pflänzchen --> Verdopplung des haploiden Genoms durch Behandlung mit Colchicin (Verhindert Teilung der Chromosomen während der Mitose) --> Pflanze mit zwei mal dem gleichen Chromosomensatz (= doppelt haploid)
• Gynogenese: Entfernen der eigenen Staubbeutel --> Bestäubung der Pflanze mit Maispollen (Auslösen des Befruchtungsreizes aber nachher Eliminierung der Mais-DNA) --> Behandlung mit Wachstumsfaktoren --> Entnahme der haploiden Embryos aus Samen (ohne Endosperm => Embryo würde verhungern) --> im Dunkeln auf regenerativem Medium kultivieren --> bei Licht zu Pflänzchen heranziehen --> durch Colchicinbehandlung Verdoppelung des haploiden Genoms

Phänotyp ist

• das Erscheinungsbild eines Individuums, also ein Produkt aus Genotyp und Umwelteinflüssen.
• Der Genotyp ist dabei die Gesamtheit der genetischen Ausstattung eines Organismus. Die Genotypen können allerdings unterschiedlich gut an verschiedene Umweltbedingungen angepasst sein.
• Umweltbedingungen setzen sich zusammen aus: 
  • Licht,
  • Temperatur,
  • Wasser,
  • Fruchtbarkeit der Erde,
  • Krankheiten,
  • abiotischen Stress
  • usw.  

• Qualitative Variation wird durch nur ein einzelnes Gen beeinflusst, sodass das entsprechende Merkmal entweder vorhanden ist oder nicht (Ja-Nein-Antwort).
  • monogenische Resistenzen,
  • Verzwergung,
  • Aluminiumtoleranz,
  • Monogermie,
  • gelbe Samen (bei Raps)
• Quantitative Variation geht auf mehrere Gene zurück. Je mehr Gene für ein Merkmal beteiligt sind, desto mehr nähert sich die Verteilung der Ausprägungen des Merkmals an die Normalverteilung an. Es gibt somit eher eine kontinuierliche Abstufung bei der Ausprägung des Merkmals statt den „diskreten Zuständen“ wie bei den qualitativen Merkmalen.
  • Ertrag per Hektar,
  • Samengewicht,
  • Ernteindex,
  • Nährstoffaufnahme,
  • Photosyntheserate,
  • Proteingehalt,
  • Verdaulichkeit,
  • Back-/Kochqualität.
  • Geschmack,
  • polygene Resistenzen,
  • Winterhärte

Tabelle

• Mutationen: Entstehung von neuen Allelen entweder durch natürliche oder induzierte Mutationen (Induktion von Mutationen z.B. durch Strahlung wie Röntgenstrahlen, Chemikalien wie EMS = Ethymethansulfonat oder in Zellkultur durch somaklonale Variation)
• Rekombination: Neukombination von elterlichen Genen bei der sexuellen Reproduktion sowie durch natürliche oder kontrollierte Kreuzungen, Crossing Over 

• Allgemeine Defintion: Molekulare Marker sind DNA-Sequenzen die mit passenden Methoden detektiert werden können. Ein Marker ist ein DNA-Segment mit einer feststellbaren physikalischen Lage auf einem Chromosom, dessen Vererbung verfolgt werden kann. Ein Marker kann ein Gen sein oder ein Stück DNA ohne bekannte Funktion.
• DNA-Segmente die auf einem Chromosom nahe beieinander liegen werden zusammen vererbt. Deshalb werden Marker benutzt werden, um die Vererbungsmuster von Genen zu bestimmen, die noch nicht identifiziert wurden aber deren ungefähre Lage bekannt ist.
• Voraussetzungen hierfür sind, dass der Marker polymorph ist, das Experiment reproduzierbar und transferierbar ist. Marker müssen gleichmäßig über das Genom verteilt sein, codominant vererbt werden und schnell, einfach und billig zu detektieren sein.