Genetic analysis and construction of a genetic map of Russian dandelion (Taraxacum kok-saghyz) as an alternative resource crop for natural rubber
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Beschreibung
Die globale Naturkautschuk-Versorgung ist momentan von einer einzigen Art (Hevea brasili- ensis) abhängig, was sie anfällig für Krankheiten und wirtschaftlichen Druck macht. Diese Dis- sertation begegnet dem dringenden Bedarf an alternativen Kautschukquellen durch die gene- tische Verbesserung des Russischen Löwenzahns (Taraxacum kok-saghyz, TKS), einer viel- versprechenden Pflanze für gemäßigte Zonen. Hauptziel war die Entwicklung genomischer Werkzeuge zur Beschleunigung der Züchtung ertragreicher TKS-Sorten.
Zunächst wurde die genetische Diversität von TKS und anderen Taraxacum-Arten mittels AFLP-Marker analysiert. Die Ergebnisse bestätigten die genetische Abgrenzung von TKS ge- genüber verwandten Arten wie dem gewöhnlichen Löwenzahn, zeigten aber auch nur eine geringe bis mäßige genetische Vielfalt im bestehenden Zuchtmaterial auf. Dies verdeutlicht die Notwendigkeit, strategisch neues pflanzengenetisches Material zu integrieren, um einen langfristigen Zuchterfolg zu sichern.
Eine biparentale F1-Kartierungspopulation, erzeugt aus Kreuzungen von Eltern mit hohem und niedrigem Kautschukgehalt, wurde in mehrjährigen Feldversuchen an drei Standorten unter- sucht. Dabei zeigte sich eine enorme phänotypische Variation des Kautschukgehalts (0,1 % bis 24 %). Die hohe Heritabilität des Merkmals (𝐻2 = 0,656) belegt eine starke genetische Kon- trolle und signalisiert ein hohes Potenzial für die züchterische Selektion.
Im Kern dieser Arbeit stand die Erstellung der ersten hochauflösenden genetischen Karten für TKS mittels Genotyping-by-Sequencing (GBS). Es entstanden zwei detaillierte elterliche Kar- ten mit jeweils acht Kopplungsgruppen, entsprechend der haploiden Chromosomenzahl von TKS. Diese Karten bildeten die Grundlage für die Analyse von Quantitative Trait Loci (QTL), um die für die Kautschukproduktion verantwortlichen Genomregionen zu identifizieren.
Die Analyse identifizierte drei statistisch signifikante Major-QTL für den Kautschukgehalt. Zwei davon lagen auf der mütterlichen und einer auf der väterlichen Karte. Die einzelnen Loci er- klärten zwischen 9,1 % und 15,4 % der phänotypischen Varianz. Ein Abgleich mit dem physi- schen Genom bestätigte eine bekannte QTL-Region auf Chromosom A1 und identifizierte dar- über hinaus eine bisher unbekannte QTL-Region auf Chromosom A7.
Zusammenfassend liefert diese Forschung entscheidende genomische Werkzeuge für die TKS-Züchtung. Die hochauflösenden Karten und identifizierten QTL sind eine fundamentale Ressource für die moderne Züchtung. Die mit den QTL verknüpften SNP-Marker ermöglichen die Entwicklung von Werkzeugen für die markergestützte Selektion (MAS). Damit können Züchter überlegene Pflanzen bereits im Keimlingsstadium identifizieren, was die Entwicklung kommerziell rentabler TKS-Sorten erheblich beschleunigt und zur Sicherung einer nachhalti- gen Naturkautschuk-Versorgung beiträgt.
Autor*in
Helge Christian Flüß
Themen in »Genetic analysis and construction of a genetic map of Russian dandelion (Taraxacum kok-saghyz) as an alternative resource crop for natural rubber«
Rohstoffpflanze Genetik Löwenzahn