Evaluierung von Hybridwintergerste zur Nutzung als Ganzpflanzensilage (GPS) unter dem Aspekt der Instabilität des verwendeten cytoplasmatisch-kerngenischen männlichen Sterilitätssystems (CMS)
Gerste (Hordeum vulgare L.) ist, gemessen an der Produktionsmenge, das weltweit fünftwichtigste Getreide. Neben der Verwendung in Brau- und Brennprozessen und in der menschlichen Ernährung wird speziell Wintergerste vorrangig als Futtermittel eingesetzt. Neben diesen Verwertungsrichtungen, bei denen das Hauptaugenmerk auf der Erzielung eines hohen Kornertrags liegt, bietet die Biogasproduktion ein weiteres Einsatzgebiet, in dem Wintergerste zur Ernte als Ganzpflanzensilage Anwendung finden und zur Diversifizierung der Pflanzenartenauswahl beitragen kann. Entscheidend für die Konkurrenzfähigkeit von Wintergerste als Ganzpflanzensilage ist die Steigerung der derzeit vergleichsweise geringen Trockenmasseerträge. Wie in anderen Kulturen gezeigt wurde, konnten jedoch durch den Anbau von Hybridsorten und dem damit verbundenen Heterosiseffekt neben der Steigerung von Kornerträgen auch die Trockenmasseerträge erheblich erhöht werden. Da die Hybridzüchtung in Gerste, wie auch in anderen autogamen Getreidearten, eine noch sehr junge Methode ist und derzeit noch eine untergeordnete Rolle spielt, sollte der Ertragsvorteil von Hybriden gegenüber den Elternlinien in der vorliegenden Arbeit untersucht werden. Dazu wurden in mehrortigen und mehrjährigen Feldversuchen 97 faktorielle Testhybriden auf ihren Korn- und Trockenmasseertrag hin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Erzielung eines Ertragsvorteils von ca. 10% gegenüber den Elternlinien für beide Merkmale durchaus realisierbar ist, und sich Produktivität und Konkurrenzfähigkeit auf diese Weise signifikant verbessern lassen. Des Weiteren konnte aus den Ergebnissen geschlossen werden, dass besonders die enge genetische Basis der Elternlinien verbunden mit dem Nichtvorhandensein genetisch differenzierter heterotischer Pools als Hauptgründe für den im Vergleich zu fremdbefruchtenden Arten relativ geringen Heterosiseffekt zu nennen sind. Ein weiterer bedeutender Grund für die derzeit noch geringe Anzahl an Hybrid-Wintergerstensorten ist die Instabilität des CMS-Systems. Diese führt in Abhängigkeit von Umgebungstemperatur und Photoperiode zu einer spontanen Fertilitätsrestauration der sterilen Mutterlinien, wodurch sowohl die Erhaltung der Mutterlinien selbst als auch die Erzeugung von reinem Hybridsaatgut erheblich erschwert wird. Die vorliegende Arbeit hatte daher zum Ziel, genotypische Unterschiede zwischen CMS-Mutterlinien aufzudecken sowie die Eingrenzung dieses Vorgangs auf ein Entwicklungsstadium zu ermöglichen. Anhand von drei sterilen Mutterlinien, die in Klimakammerversuchen zu verschiedenen Entwicklungsstadien einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wurden, konnte nachgewiesen werden, dass neben temperatursensitiven Linien auch solche existieren, die trotz Temperaturreiz steril blieben und keinerlei Kornansatz zeigten. Die Antheren dieser Pflanzen wiesen keinerlei Pollen-ähnliche Strukturen auf, was die Annahme bekräftigt, dass das CMS-System die Entwicklung der Antheren und Pollen vermutlich vor dem Tetradenstadium einschränkt, wodurch es nicht zur Ausbildung von Mikrosporen kommt. Das temperaturanfällige Stadium der spontanen Fertilitätsrestauration, das wiederum zur Bildung von befruchtungsfähigem Pollen führt, ließ sich weiterhin auf das Entwicklungsstadium der Pollenreife (nach Abschluss der zweiten Mitose) begrenzen, da eine erhöhte Temperatur ausschließlich zu diesem Stadium zu einem signifikant höheren Kornansatz führte. Die Ergebnisse bzgl. der spontanen Fertilitätsrestauration tragen maßgeblich zur Eingrenzung der temperaturabhängigen Entwicklungsstadien bei und ermöglichen eine gezielte Phänotypisierung möglicher stabiler Mutterlinien.
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