Die vorliegende Arbeit verfolgte das Ziel, Gene in der Kulturpflanze Raps (Brassica napus) zu identifizieren, die einen Einfluß auf den Fasergehalt im Schrot und auf die Samenfarbe haben. Kenntnisse über solche Gene und ihre Sequenzen ermöglichen die Entwicklung molekularer Marker, die in der markergestützten Selektion zur Züchtung hochwertiger Elite-Rapssorten mit verbesserter Schrotqualität eingesetzt werden können. Derartige Rapssorten bieten einen ökonomischen Mehrwert hinsichtlich der Verwertbarkeit des Nebenproduktes Rapsschrot als Futtermittel, da die bisher empfohlenen Anteile an den Futterrationen aufgrund einer besseren Verdaulichkeit inbesondere in der Geflügel- und Schweinefütterung erhöht werden können.Basis für diese Untersuchungen waren Ergebnisse, nach denen auf dem B. napus Chromosom A9 quantitative trait loci (QTL) für die Merkmale Samenfarbe und Samenfasergehalt identifiziert wurden. Die Arbeit wurde in die folgenden aufeinander aufbauenden Arbeitspakete gegliedert: 1. Feinkartierung der QTL: Auf Basis einer vorliegenden genetischen Karte und der Verankerung der genetischen Marker auf den zur Verfügung stehenden Referenz¬genomen von Arabidopsis thaliana und Brassica rapa wurden neue locusspezifische genetische Marker entwickelt. Mit diesen Markern wurde anschließend die Karte abgesättigt und der QTL-Bereich stärker eingegrenzt. 2. Sequenzierung des den QTL tragenden Chromosomenabschnitts: Mittels Hybridisierung einer Bacterial-Aritificial-Chromosome (BAC) -Bibliothek wurden BAC-Klone der schwarz¬¬sami¬gen B. napus-Linie Express 617 identifiziert und isoliert. Ausgewählte Klone, die den QTL-Bereich abdecken, wurden sequenziert. Der potentielle Geninhalt konnte über eine öffentliche B. rapa-Datenbank ermittelt werden und führte so zur Identifizierung das Kandidatengens Cinnamylalkoholdehydrogenase (Bra031216) im QTL-Bereich. 3. Vergleichende Kartierung: Genetische Marker aus verschiedenen Kartierungspopulationen wurden vergleichend kartiert, was schließlich darauf hindeutete, daß es sich offenbar um den gleichen QTL-Bereich handelt, also folglich auch um dieselben Gene. Das Kandidatengen Cinnamoyl-CoA-Reduktase (Bra026737) wurde durch Vergleich der QTL-Region in der genetischen Karte in einer chinesischem Rapspopulation mit der physischen B. rapa-Karte von Chromosom A9 identifiziert. 4. Sequenzierung der Kandidatengene: Die beiden vorgenannten Kandidatengene wurden in den verwendeten Kartierungseltern 1012-98, Express 617, V8, P174 und GH06 sequenziert. Dazu wurden spezifische Primer für die Amplifizierung der Exons entwickelt. 5. Sequenzvergleich: Die Sequenzdaten aller Genotypen wurden gruppiert und die resultierenden Konsensus-Sequenzen gegen die jeweiligen Referenzsequenzen aus B. rapa und B. oleracea kartiert. Danach konnten die Sequenzen miteinander verglichen werden, um Unterschiede, die einen potentiellen phänotpischen Effekt haben könnten, zu identifizieren. Eine Reihe von single nucleotide polymorphisms (SNPs), Deletionen, Insertionen und resultierende Aminosäuresubstitutionen wurden hierbei identifiziert.Im Ergebnis zeigen die Studien, dass die Gene Cinnamylalkoholdehydrogenase (CAD) und Cinnamoyl-CoA-Reduktase (CCR) gemeinsam für die Variation des ADL-Gehaltes in B. napus-Samen maßgeblich verantwortlich sind. Diese Gene kodieren für Enzyme, die die beiden letzten aufeinanderfolgenden Syntheseschritte für Monolignole katalysieren. In beiden Genen konnte eine hohe Sequenzvariation beobachtet werden. Eine neuartige Genstruktur für CAD wurde sowohl in allen untersuchten Rapsgenotypen als auch in B. rapa identifiziert: Das Gen geht augenscheinlich auf die Fusion (Chimäre) zweier Kopien eines Gentandems zurück, wie es in A. thaliana vorliegt. Der Genotyp 1012-98 mit niedrigem ADL-Gehalt besitzt keine intakte A-Kopie von CAD. Von CCR konnte eine chimäre Form aus den A- und C-Genom-Homöologen identifiziert werden. In GH06 wurde die C-Genom-Kopie des Gens CCR durch eine defekte Kopie des A-Genom-Locus ersetzt. CAD liegt hier wahrscheinlich als eine chimäre Form aus den A- und C-Genom-Homöologen vor. V8, der Genotyp mittleren ADL-Gehalts trägt dagegen sowohl von CAD als auch von CCR je eine defekte Kopie und je eine möglicherweise nicht oder nur teilweise funktionale Kopie der Gene. Die hoch-ADL Genotypen Express 617 und P174 verfügen über intakte CAD- und CCR-Kopien. Es wird aus dieser Studie also deutlich, daß ganz unterschiedliche Mutationen und ihre Kombinationen in den Kopien der beiden untersuchten Gene zu Variationen im Gehalt und vermutlich auch der Zusammensetzung des Parameters ADL in B. napus-Samen geführt haben. Dies zeigt, wie genetisch komplex die Lignin- bzw. Rohfaser-Fraktion in Rapssaat determiniert ist. Aus den Erkenntnissen dieser Arbeit ergeben sich daher neue Ansätze für die Entwicklung nutzbarer molekularer Selektions¬marker.
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