Entwicklung und Anwendung molekularer und informatorischer Werkzeuge für das genetische Monitoring bei Wildrüben

Abstract

Development and application of molecular and bioinformatic tools for the genetic monitoring of
wild beets.

Zusammenfassung
Wildlebende Verwandte der Kulturpflanzen (WVK) sind wirtschaftlich wichtige pflanzengenetische Ressourcen (PGR) für die Pflanzenzüchtung. Ein Konzept, solche PGR im natürlichen Habitat (in situ) zu erhalten, ist das genetische Schutzareal. Durch diese Technik ist es möglich, innerartliche Vielfalt zu erhalten und die Entstehung neuer Diversität zu ermöglichen. Das Konzept des genetischen Schutzareals wird an der Gattung Beta im Rahmen des vom Julius Kühn-Institut koordinierten EU-Projekts AEGRO angewendet, erprobt und weiterentwickelt. B. patula (Ait.) (BP) und B. vulgaris (L.) maritima (Arcang.) (BVM) werden dabei als Modellarten genutzt. Beide Spezies sind wichtige PGR für die Zuckerrübenzüchtung. BP ist eine seltene und gefährdete Art mit einem sehr begrenzten Verbreitungsgebiet. Im Gegensatz dazu ist BVM weitverbreitet und kommt u. a. an den Küsten Westeuropas vor. In Folge des globalen Klimawandels wird eine nach Norden gerichtete Migrationsbewegung dieser Unterart erwartet. Basierend auf den durch vorliegende Arbeit geschaffenen Grundlagen soll zu einem späteren Zeitpunkt die Auswirkung dieser Migrationsbewegung auf die genetische Diversität ermittelt werden. Insgesamt wurden 557 Einzelpflanzen von 14 Sammelorten mit jeweils 25 SSR-Markern (Simple Sequence Repeat Marker) untersucht. Zusätzlich wurde eine Datenbank zur Unterstützung des genetischen Monitorings modelliert und implementiert, um die erhobenen Labor- und Felddaten in strukturierter und gut dokumentierter Form für die Auswertung von Zeitserien langfristig in hoher Qualität verfügbar zu halten. Erstmalig wird die geographische Verteilung der genetischen Diversität von BP beschrieben und eine Empfehlung für die Ausweisung eines genetischen Schutzareals für BP gegeben. Auch das Wissen um die geographische Verteilung genetischer Diversität bei BVM wurde weiter vertieft.
Stichworte: Wildrüben, SSR-Marker, wildlebende Verwandte der Kulturpflanzen (WVK), genetisches Schutzareal

Abstract
Crop Wild Relatives (CWR) are an economically important plant genetic resource (PGR) for plant breeding. One strategy to conserve PGR in the natural habitat (in situ) is the genetic reserve technique. This approach protects the existing intraspecific diversity and allows, in contrast to the ex situ approaches, the emergence of new diversity. The genetic reserve conservation technique will be tested in practice with the genus Beta within the framework of the EU project AEGRO. B. patula (Ait.) (BP) and B. vulgaris (L.) maritima (Arcang.) (BVM) are used as models. Both species are important resources for sugarbeet breeding. BP is a rare and endangered species with a very limited habitat. In contrast, BVM is widespread along the shores of Western Europe. This subspecies is expected to migrate in a northward direction as a consequence of the global climate change. The impact of this migration on the genetic diversity will be examined in future analyses and will establish a basis for future research. A total of 557 plants from 14 sampling plots were analysed using 25 SSR markers (Simple Sequence Repeat markers). Additionally, a database was modeled and implemented to support the genetic monitoring by storing and post-processing all laboratory and field data in a well documented and structured way. This makes the data available for the analysis of time series. For the first time the geographic pattern of genetic diversity in the wild beet BP was described and decision criteria for the establishment of a genetic reserve for BP were postulated. The knowledge of geographic patterns of genetic diversity in the wild beet BVM was consolidated as a baseline for further investigations on the potential influence of climate changes and the corresponding geographic range shift on genetic diversity.
Keywords: Wild beet, SSR markers, Crop Wild Relatives (CWR), genetic reserve conservation
technique