Heterosis, die Mehrleistung der Hybride über das Mittel ihrer homozygoten Eltern, ist ein viel untersuchtes genetisches Phänomen, das bis heute in seinen Ursachen und Wirkmechanismen noch nicht vollständig verstanden ist. Die klassische Untersuchung der Heterosis wird an Merkmalen der Pflanze, wie dem Biomasse- oder Korn- Ertrag und dem Tausendkorngewicht durchgeführt. In der vorliegenden Arbeit wurde studiert, ob schon auf der Ebene des Samens als genetischem Individuum Heterosis ausgeprägt wird. Ziel der Untersuchungen war, mögliche Unterschiede im reifen Samengewicht von heterozygoten und homozygoten Samen zu finden. Außerdem sollte der Einfluß von elterlicher Verwandtschaft, elterlicher Samengröße und von verschiedenen Stresssituationen auf diese Samenheterosis analysiert werden und eine mögliche Verbindung zwischen der Samenheterosis und der klassischen Heterosis untersucht werden. Darüber hinaus sollten Effekte des Inzuchtstatus der Samen auf den Samenertrag ihrer Mutterpflanze untersucht werden.In drei Versuchsjahren wurden insgesamt 17 Ackerbohnenlinien (Vicia faba L.) verschiedener Verwandtschaftsbeziehungen und Samengrößen in fünf Experimenten im Freiland, in offener und kontrollierter Bestäubungssituation, getestet. Zusätzlich wurde ein Experiment zur Verbindung zwischen Samenheterosis und klassischer Heterosis im Gewächshaus durchgeführt. Die Differenzierung zwischen fremd- und selbstbefruchteten Samen geschah entweder durch Handkreuzungen in sog. Freiland-Isolierhäusern, oder es wurden in offener Bestäubungssituation morphologische Marker zur Klassifizierung eingesetzt. Ferner wurde erprobt, inwiefern fremd- und selbstbefruchtete Samen aus offener Bestäubungssituation mittels Nah-Infrarot-Reflexions-Spektrometrie (NIRS) zu differenzieren sind. Durch Einsatz eines speziellen Kreuzungsschemas konnte die Samenheterosis beider reziproker Kreuzungsrichtungen in verschiedenen Samengenerationen geschätzt werden und eine biometrische Trennung der maternalen von den sameneigenen genetischen Effekten vorgenommen werden.Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Überlegenheit des Samengewichtes von Hybridsamen über entsprechend vergleichbare ingezüchtete Samen; es konnte somit Heterosis für das Merkmal Samengewicht signifikant nachgewiesen werden, sie lag je nach Kreuzung zwischen 0,36% und 18,44% Mehrgewicht des Hybridsamens über dem homozygoten Elternwert. Die Untersuchung beider reziproker Kreuzungsrichtungen hat ergeben, dass das Samengewicht signifikant (P= 0,01) beeinflusst war durch maternal additive und zytoplasmatische Effekte, sowie durch sameneigene Dominanz- und Additiveffekte. Direkte Konkurrenz um mütterliche Ressourcen führte zu keiner Erhöhung der Hybridüberlegenheit, ebenso konnte keine höhere Überlegenheit der Hybridsamengewichte über die der Selbstungssamen nachgewiesen werden, wenn die Pflanze unter abiotischem Stress (Trockenheit) wuchs. Es wurde deutlich höhere Heterosis gefunden, wenn der Vergleich zwischen den Samengenerationen auf einem hohen Niveau der Samengröße stattfand, als wenn es sich um kleine Samen handelte. Die Ergebnisse zeigen tendenziell eine Erhöhung der Samenheterosis, wenn Heterozygotie für die elterliche Samengröße vorliegt, während keinerlei Hinweis auf geringere Heterosis bei Verwandtschaft der Eltern (f = 0,5; Geschwister-Linien bzw. Elter-Nachkomme) nachgewiesen werden konnte. Dieses steht im Widerspruch zu klassischen Befunden der Heterosisforschung. Es konnte eine signifikante Korrelation (r= 0,76, P= 0,01) zwischen der Heterosis der Samen und der Heterosis der Biomasse von (aus diesen Samen erwachsenen) Jungpflanzen nachgewiesen werden, woraus gefolgert wurde, dass die Samenheterosis dennoch, zumindest teilweise, ähnlichen genetischen Grundsätzen folgt wie die klassische Heterosis.Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass Heterosis schon im frühen Entwicklungsstadium der Pflanze, am Samen, signifikant, bedeutend und mit großer Variation ausgeprägt ist. Es konnte abgeleitet werden, dass besonders die Heterozygotie für Allele, die die Samengröße der Eltern stark verschieden ausfallen lässt, in einem Samen dessen eigene Heterosis verursacht oder zumindest wesentlich bestimmt.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-goettingen.de/oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-0006-B011-F |
| Date | 20 April 2007 |
| Creators | Dieckmann, Susanne |
| Contributors | Link, Wolfgang Prof. Dr. |
| Source Sets | Georg-August-Universität Göttingen |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html |
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