Markergestützte Vererbungsanalyse der Pollenfertilitätsrestauration bei Winterroggen (Secale cereale L.)

Abstract

In rye (Secale cereale L.) as in a number of other crossfertilized crops, hybrid breeding allows a targeted use of heterosis for improving yield and yield stability. The creation of hybrids in outbred rye requires an efficient system of pollination control because of the monoclinous inflorescence. In commercial seed production, mostly the Pampa (P-) Cytoplasma is used, which induces cytoplasmatic male sterility (CMS). Restoration of pollen fertility is achieved by means of pollinator lines carrying nuclear dominant restorer genes. To obtain information about the number, localization, and efficacy of the restorer genes, molecular marker based inheritance analysis in rye was performed. The results were compared to already localized restorer sources in rye and other species. Ninety-two marker loci were mapped by RFLP technique, which covered a genome-length of 845 cM. QTL (quantitative trait loci) analysis revealed a major gene on the short arm of chromosome 1R. Two RFLP markers, psr596 and bcd1124, were linked with a distance of about 0.3 cM to this major gene. Moreover, two modifying minor genes on chromosome arms 3RL and 5RL were detected. One of these minor genes showed epistatic interaction with the above mentioned major gene.

Die Hybridzüchtung ermöglicht beim Roggen (Secale cereale L.) und bei einer Reihe von anderen Nutzpflanzen durch die systematische Nutzung von Heterosiseffekten eine Steigerung und Stabilisierung der Ertragsleistung. Die Erstellung von Hybriden erfordert beim fremdbefruchtenden Roggen aufgrund der zwittrigen Blüte ein effizientes System zur Befruchtungslenkung. Für die Hybridsaatguterzeugung wird dafür das Pampa-(P-)Cytoplasma eingesetzt, das eine cytoplasmatisch männliche Sterilität (CMS) induziert. Die Restauration der Pollenfertilität erfolgt durch die Kreuzung mit einem Pollenelter, welcher im Kern lokalisierte, dominante Restorergene trägt. Um Aufschluß über die Anzahl, Lokalisation und Wirkungsweise der Restorergene zu erhalten und um einen Vergleich verschiedener, bereits lokalisierter Restorerquellen zu ermöglichen, wurden markergestützte Vererbungsanalysen durchgeführt. In der Studie wurden mit Hilfe der RFLP-Technik insgesamt 92 Markerloci kartiert, die eine Genomlänge von 845 cM abdeckten. Die Analyse der QTL (quantitative trait loci) ergab ein Majorgen auf Chromosomenarm 1RS. Die beiden am engsten gekoppelten RFLP-Marker psr596 und bcd1124 wiesen einen Abstand von 0,3 cM zum Majorgen auf. Daneben konnte der Einfluß von zwei modifizierenden Minorgenen auf den Chromosomenarmen 3RL und 5RL bestätigt werden, von denen das Minorgen auf Chromosomenarm 3RL epistatische Interaktionen mit dem Majorgen auf Chromosomenarm 1RS zeigte.