DD264938A1 - Verfahren zur erzeugung und depothaltung genetisch identischer nachkommen von getreidegenotypen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vegetativen Erzeugung und Depothaltung genetisch identischer Nachkommen von Einzelpflanzen verschiedener Getreidearten und ihrer Hybriden unter Sterilbedingungen. Die Kombination mehrerer Verfahrensschritte und die Einbeziehung eines Wachstumsregulators schaffen Voraussetzungen, um Linien und einzelne Genotypen unter definierten Umweltbedingungen kostenguenstig und effektiv in groesserem Umfang zu vermehren und langfristig ohne Manipulation zu deponieren. Hohe Vermehrungsraten und Ausschaltung von Krankheiten ersparen eine teure Mutterpflanzenhaltung unter natuerlichen Bedingungen. Durch das Verfahren kann fuer Forschung und Pflanzenzuechtung wuechsiges, gesundes und kostenguenstiges Ausgangsmaterial bereitgestellt werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Dio Erfindung betrifft eine Kombination von Verfahronsschritten zur vegetativen Erhaltung und Vermehrung wertvoller Genotypen und neuartiger Art- und Gattungsbastarde von Getreidearten, insbesondere von Roggon, Gerste, Triticale und Hafer unter sterilen Anzuchtbedingurtgon für die Durchführung reproduzierbarer physiologischer und genetischer Analysen und als Voraussetzung für effektive Zuchtfortschritto.

Charakteristik der bekannten technischen Lötungen

Eine genetisch identische Reproduktion von bestimmten Genotypen der Getreidearten, vor allem von wertvollen heterozygoton allogamen Formen, ist Voraussetzung für die Lösung von Aufgaben in der Hybridzüchtung, dor Krankheitsresistenz- und der Trockentoleranzprüfung. Erzwungene Selbstbestäubung orfordert nicnt nur einen hohen Aufwand an Arbeitskräften, Arbeitszeit und Material, sie führt in der Mehrzahl zu Inzuchtdepressionen, die sich π .^nteilig auf die Fertilität und das Wachstum auswirken.

Durch vegetative Vermehrung, als Klonung bozeichnot, kann eine genetisch stabile Reproduktion realisiert werden. Klonungon sind an vernalisierten Pflanzen im Freiland nur unter Kurztagsbedingungon im Herbst und Frühjahr möglich. Die künstliche Verlängerung der Kurztagsporiode (Müller, H. W., Vasel, H. 1978, Arch. Züchtungsforschung 8,161-176) ist mit einem hohon Arbeitsaufwand verbunden, zum anderen ist die Klonungsrate wechselnd und nicht effektiv genug. Eine vorbesserte Methode wurde für die vegetative Vermehrung von Winterroggen durch Verwendung eines Hydroponikgewächshauses entwickolt (Schlenker, U., 1986, Arch. Züchtungsforschung 16,169-174). Sie erlaubt eine Vermehrungsrate von 1:160 in 6 Monaton untor Langtagbedingungen bei Temperaturen über 15 C. Grenzen sind dieser Methods durch die Kapazität der Gewächshausfla'cho, die wiederholte aufwendige Bekämpfung von Krankheiten und Schädlingen und durch den relativ hohen Arbeitsaufwand bei der Pflege der Pflanzen und der Wartung der Hydroponikanlage gesetzt.

Ziel der Erfindung

Ziel dor Erfindung ist es, uurch Kombination von In-vitro-Anzucht, In-vitro-Verklonung unter Einbeziehung von Wachstumsregulatoren und In-vitro-Lengzeitlagerung ausgewählte Genotypen von Getreidearten und ihren Hybriden sichor und effektiv in großen Mengen zu reproduzieren und zu erhalten.

Durch Wegfall von Krankhoits- und Schädlingsbekämpfung, geringen Pflaizbedarf, hoher Produktivität und Depothaltung ohne Manipulation verringern sich Arbeitsaufwand und Kosten gegenüber herkömmlichen Verfahren im Freiland und Gewächshaus.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Das Verfahren löst das Problem der vegetativen Vermehrung und Erhaltung bei verschiedenen Getreidearten und ihren Bastarden, wio ζ. β. Roggon, Gerste, Triticale, Hafer.

Erfindungsgemäß worden Anzucht, Verklonung und Depothaltung der Getreideformen unter sterilen Bedingungen in klimatisierten Räumen vorgenommen.

Storilkulturen können von Karyopsen, basalen Teilstücken von Seitenbetrieben bestockter Getreidepflanzen, die sich In der vegetativen Wachstum; phase bofindon, von Nodien oder durch Verwendung von In-vitro-Pflänzchen aus der Antheren·, Protoplasten-, und Emb· yokultur etabliert werden. Karyopsen, Nodien und basale Teilstücke sind vor der Kultivierung mit einem geeigneten Desinfektionsmittel — ohne Schädigung der eigenen Vitalität — keimfrei zu gestalten.

Durch Kultivierung in flüssigem odor auf festem Nährmedium werden die Pflanzenteile zur Entwicklung angerogt und bilden kleine Pfl&n/on.

Die Pflänzchon werden danach im jungen Zustand auf em Nährmedium mit bekannter Zusammensetzung gebracht, dom ein Wachstumsregulator auf der Basis von 2-Chloräthanphosphonsäure zugeführt wird. Die Pflanzen werden dadurch zum Austreiben bereits angelegter Seitenknospen und zur Neubildung von Knospen angeregt. Bei entstandenen multiplen Pflanzen werden die Tiiebe voneinander getrennt und in ein auxinhaltiges Flüssigmedium überführt, welches das Sproßwachstum und die Wurzolbildung fordert. Durch die Nachwirkung des vorher applizierten Wachstumsregulators entstehen weitere Sprosse. Sie können ich Bowurzelung entweder in Erde verpflanzt oder oinem neuen Vermehrungszyklus ausgesetzt werden. Die Sprosse können zur Dopothaltung in einem Kühlraum bei diffuser Daunrbeleuchtung über Monate ein Jahr und mehr gelagert werden.

Ihr Einbau in einen nourn Vermohrungszyklus ist jederzeit möglich.

Ausführungsheispiel Etablierung von Sterilkulturen aus Karyopsen

Winterroggen-Karyopsen werden durch geeignete Dosinfektionsmittel wie Sublimat und Natiiumhypochlorit oborflächensterilisiert u.id nach mehrmaligem Waschen mit sterilem Wasser zur Keimung auf einem einfach zusammengesetzten Nährmedium im Dunklen bei Temperaturen zwischen 20 bis 25"C plaziert.

Das Nährmedium braucht nur aus Agar und Saccharose zu bestehen. Die Keimpflanzen bzw. die aus den Knosoen ausgewaschenen Triebe werden zur Förderung des Wachstums für eine bestimmte Zeit (etwa 10... 30 Tage) auf hormonfreies Nährmedium überführt, wie das Medium nach Murashige und Skoog.

Etablierung von Sterllkutturen aus Nodien vegetativer Pflanzen

Von Winterrogenpflanzen können Nodien isoliert werden und nach Behandlung mit einem Desinfektionsmittel in Sterilkultur überführt werden.

Bei unvernalisierten Jungpflanzen empfiehlt sich vorher eine Behandlung mit Gibberellinsäure mit einer Konzentration von etwa 10Omg/l, um vorhandene Sproßknospen zu aktivieren urd sie vor einer Degeneration zu schützen. Pro Ausgangspflanze stehen dadurch für die Etabliorung von Sterilkulturen etwa ?0 Ex >lantate zur Verfugung, die nach Oberflächensterilisation auf Nährmodium übertragen werden, dom ein Auxin und gegebenenfalls ein Zytokinin zugesetzt wird. Danach worden sie etwa 7 Tage auf flüssigem Nährmedium ohne Wuchsstoffe kultiviert.

Verklonung

Sterile Jungpflanzen von Karyopson bzw. aus Nodien entwickelte Sprosse oder Pflanzen aus der Anthoren-, Protoplaston· und Embryokultur worden in flüssigem Nährmedium nach Murashige und Skoog auf einer geeigneten Trägerschicht, wie z. B.

Filterpiipier, plaziert und zur Anregung der Sproßbildungsrate mit einer Wachstumsregulatorlösung auf der Basis von 2-Chloi äthanphosphonsäure, wie z. B. Flordimex oder Camposan (0,01 Vol.-%) durch Besprühen der Sprosse oder durch Einbringen der Wachstumsroguletorlösung in das Nährmedium behandelt.

Nach etwa 28 Tagen (15... 40 Tage) Kulturdauor bei einer Temperatur zwischen 20 und 25³C entstehen unter Langtagbedingungen durchschnittlich 10-20 Sprosse pro Explantat bzw. eintriebiger Ausgangspflanze.

Tabelle 1

Anzahl der Sprosse nach 35 Tagen Einwirkzeit von Flordimex bei der W-Roggensorte .Esto"

Flordimox Anzahl der Sprosse

VoI ·% im Durchschnitt

0 7,0

0,002 12,2

0,01 24,2

0,02 28,2

0,1 40,0

Tabelle 2

Anzahl dor Sprosse nach verschieden langer Einwirkzeit von Camposen bei 3 verschiedenen W-Roggensorton

W-Roggon Camposan Sproßanzahl nach

Sorte Vol.% 14d 21 d 28 d

Dankowskie	0	3,0	3,0	3,7
Zlote	0,01	5,4	9,6	13,3
	0,02	6.8	8,0	10,1

Jonos 0 1,7 2,9 5,3

0,01 2,7 8,2 16,0

0,02 2,5 10,0 16,8

Lt. 7770 0 1,1 1,2 5,6

0,01 5,3 6,5 21,6

0,02 3,7 8,9 17,0

Danach werden sie voneinander getrennt und die Einzelsprosse etwa 14 Tage (10...10 Tage) auf Murashige-Skoog-Medium ohne odor mit Zusatz von Auxin weiterkultiviert.

Es entsinnen weitere Sprosse, die sich bewurzeln. Dieser VermehrungszykluR kann beliebig oft wiederholt werden. In 6...8 Monaten werden von einer Ausgengspflanzo je nach Genotyp bis zu 100000 Pflanzen erzeugt, die mit dem Ausgangstyp genetisch identisch sind.

Die Verpflanzung in Erde ist problemlos und gelingt mit einer Sicherheit von nahezu 100%.

Depothaltung

Sprosse von Pflanzen, din mit Camposan bzw. Flordimex behandelt wurden, werden in kleinen Kulturgefäßen, wie z. B.

Reagenzgläser, Tabletten- oder Blutzuckorröhrchen, auf filterpapier gegeben, das in ein flüssiges Nährmedium, Medium nach Murashige-Skoog, taucht.

Die Kulturgefäße mit diesen Sprossen werden in einem Kühlraum mit diffusem Licht geringer Lichtstärke frostfrei bei etwa 2...4⁰C aufgestellt.

Für eine Pflanzenvermehrung in der Größenordnung von 6000 bis 10000 Pflanzen sind für din Deponierung des Ausgangsmaterials nur 0,2er' Kühlraumflfiche erforderlich. Für die Verklonung werden die kühlgelagerten Sprosse bzw. Pflanzen zunächst auf fritchem flüssigem Nährmedium, dem zur Unterdrückung der generativen Entwicklung oin Auxin zugesetzt wird, im Klimaraum bei etwa 20... 25X im Langtag kultiviert. Danach kann der Vermeh. ungszyklus einsetzen, bei dem durch chloräthanphosphonsaurehaltigd Präparate die generative Entwicklung unterdrückt und eine vermehrte Seiientriebbildung induziert wird.

Claims (3)

1. Verfahren zur Erzeugung und Depothaltung genetisch identischer Nachkommen von Getreidegenotypen, dadurch gekennzeichnet, daß Sterilkulturen aus Karyopsen oder Nodien angelegt werden oder Pflanzen vorwendet werden, die in vitro durch Antheren-, Protoplasten- oder Embryokultur entstanden sind.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wachstumsregulatoren, die Äthylen abgeben, im Langtag bei Temperaturen von 20 bis 25°C eine vegetative Vermehrung induziert wird.

3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vegetative Sproßteile ode Pflanzen nach Behandlung mit dem Wachstumsregulator in einem Kühlraum bei Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt ohne weitere Manipulation auf engstem Raum für mehr als 1 Jahr deponiert werden können.