Pflanzenzüchtung: Marker gestützte Selektion, genomische Selektion

Die Selektion ist eine alte Züchtungsmethode und von der Natur abgeguckt. Mit neuem Wissen über die genetischen Grundlagen von Eigenschaften kann die Selektionszüchtung verbessert werden. Angewendet werden können dann die Marker gestützte Selektion und die genomische Selektion.

Sonnenblumen sind wichtige Öllieferanten.

Die Sonnenblume ist eine wichtige Nutzpflanze, die im Projekt Sunrise erforscht wird, um die genomische Selektion zu ermöglichen.

Die klassische Pflanzenzüchtung bewertet anhand des Erscheinungsbildes (phänotypische Merkmale) das Vorhandensein von gewünschten Eigenschaften. Die klassische Züchtung kostet viel Zeit, weil man über mehrere Selektionsstufen die Pflanzen bis zur Saatgutreife kommen lassen und sie hinsichtlich gewünschter Eigenschaften in den wichtigen Entwicklungsstadien messen und bewerten muss.

Molekulare Marker sind kurze DNA-Abschnitte, deren Lage man im Genom kennt und von denen man weiß, an welche Eigenschaften sie gekoppelt sind. Das Gen selbst befindet sich in der Nähe des Markers.

Bei der Selektion anhand molekularer Marker genügen kleinste Mengen Blattgewebe eines Keimlings, um zu überprüfen, ob ein gewünschtes Gen bei dieser Pflanze vorhanden ist. Sind die Marker einmal identifiziert, was allerdings sehr aufwendig ist, ist die markergestützte Züchtung einfacher und schneller als die klassische Züchtung. Molekulare Marker helfen außerdem dabei, Sorten zu identifizieren und Abstammungsverhältnisse zu bestimmen. Von den wichtigsten Nutzpflanzen gibt es bereits Gen-Karten, in denen die Kopplungen zwischen Markern und Eigenschaften eingetragen sind.

Komplexe Eigenschaften wie Ertrag, Qualität und Widerstandsfähigkeit sind allerdings nicht nur von einem Gen abhängig und damit an nur einen Marker gekoppelt, sondern von vielen – weshalb man sie polygene Merkmale nennt. Bei diesen sind weitere Studien nötig, beispielsweise eine Assoziationskartierung (Zuordnung phänotypischer und genetischer Merkmale) oder eine Quantitative-Trait-Loci-Kartierung (Identifizierung von Chromosomenabschnitten mit einem Einfluss auf die Ausprägung solcher Merkmale). Die Selektionszüchtung mithilfe dieser Ergebnisse wird genomische Selektion genannt – eine Weiterentwicklung der Marker gestützten Selektion.

Beispiel Sonnenblumenzüchtung

Die Sonnenblume ist ein wichtiger Öllieferant. Das PLANT-2030-Projekt Sunrise untersucht die molekularen und genetischen Grundlagen, um neue Züchtungsmethoden wie die genomische Selektion für Merkmale wie Ertrag und Widerstandsfähigkeit zu ermöglichen.

Über Eva Schumann

Werbefinanzierte Online-Publikationen: www.tinto.de. Journalistin, Bloggerin, Autorin, Texterin und Technische Redakteurin mit Garten-/Gartenbau- sowie IT/Kommunikation-Background: www.evaschumann.biz.
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