AG Leiter

Prof. Dr. Albrecht Melchinger, Hohenheim

Den Termin des nächsten AG-Treffens finden Sie im GPZ-Terminkalender!
Dort finden Sie auch die aktuellen Programme der Veranstaltungen sowie Informationen zur Anreise, etc.

Kommende Veranstaltungen der AG

Datum/Zeit Veranstaltung
23. Mai 2023 - 24. Mai 2023
Ganztägig
German-French Maize Breeder School "New target traits and new tools for European maize breeding" (AG 11)
Paris / Frankreich, Paris Frankreich
Prof. Dr. Albrecht Melchinger

Ziel der Arbeitsgruppe

Die AG Mais in der GPZ beschäftigt sich mit aktuellen Problemstellungen der Züchtung von Mais in Mitteleuropa. Neben objektspezifischen Themen werden auch zuchtmethodische Fragen erörtert, die sich aus dem Einsatz moderner molekularer und biotechnologischer Methoden ergeben. Die Tagungen werden zusammen mit der Sektion “Züchtung” im Deutschen Maiskomitee durchgeführt. Die letzte Veranstaltung 2017 wurde gemeinsam mit Teilnehmern/ innen und Vortragenden aus Frankreich und Deutschland durchgeführt. Wegen der äußerst positiven Resonanz hat sich daraus eine „French-German Maize Breeder School“ entwickelt, die abwechselnd an einem Ort in Frankreich und Deutschland im Turnus von drei Jahren stattfinden soll.

The working group “Maize” in the GPZ deals with current problems of breeding  maize for  Central Europe. In addition to object-specific topics, questions relating to breeding methodology are also discussed that arise from the use of modern molecular and biotechnological methods. The conferences are held together with the section “Breeding” of the German Maize Committee. The last event in 2017 was held together with participants and speakers from France and Germany. Because of the extremely positive response, a “French-German Maize Breeder School” has developed from this, which is planned to take place alternately at a location in France and Germany every three years.

Neuigkeiten aus der AG

  • Vortragstagung “Genetic diversity in maize breeding programs” 23./24. Mai 2017 in Hohenheim

    -ca. 100 Teilnehmer-

    Organisation: Dr. H. Meßner, DMK; D. Straet, DMK
    Wissenschaftliche Leitung: Prof. Dr. A. E. Melchinger, UHOH; Prof. Dr. A. Characosset, INRA

    Unter dem Title “Genetic diversity in maize breeding programs“ fand in diesem Jahr unter wissenschaftlicher Leitung von Prof. Dr. A. E. Melchinger und Prof. Dr. A. Charcosset das erste Treffen der “French-German Maize Breeder School” statt. Der Tagungsort befand sich im Christkönigshaus in unmittelbarer Nähe zur Universität Hohenheim. Nach den Grußworten von Herrn Dr. H. Meßner, Geschäftsführer des DKM, und Prof. Dr. A. E. Melchinger diskutierten rund 100 französische und deutsche Wissenschaftler sowie zahlreiche Teilnehmer aus der Privatwirtschaft anhand der Fachvorträge internationaler Referenten, das Management, die Verbreiterung sowie die Nutzung genetischer Vielfalt in der Pflanzenzüchtung.
    Session 1: Management and broadening of genetic diversity in breeding programs
    Im ersten Vortrag gab B. Prasanna, CIMMYT, einen Überblick über die Entwicklung und den Einsatz von klimatisch widerstandsfähigem Mais in den Tropen. Er betonte die Wichtigkeit von preiswerten Maishybriden mit hoher biotischer und abiotischer Stressresistenz für Kleinbauern mit begrenzter Kaufkraft und Marktzugang. Dies veranschaulichte er anhand von Projekten des CIMMYT und Partnerorganisationen zur Züchtung von speziellen trockenresistenten Hybriden für Subsahara-Afrika sowie hitzeresistenter Sorten für Asien.
    Im zweiten Vortag ging R. Leipert, KWS SAAT SE, auf die genetische Vielfalt in den globalen Zuchtprogrammen der KWS ein. Hierbei stellte er Möglichkeiten zur Charakterisierung von Diversität anhand von molekularen Markern dar. Zur Ausweitung der genetischen Vielfalt in laufenden Zuchtprogrammen stellte er ehemals kommerzielle Hybride mit ausgelaufenem Patentschutz sowie Genmaterial des CIMMYTs und aus Genbanken vor. Dabei wurde die oftmals vorhandene Leistungslücke und fehlende Angepasstheit genetischer Ressourcen hervorgehoben.
    T. Eschholz, Maisadour, stellte in seinem Vortrag eine Studie zur genetischen Vielfalt des Zuchtmaterials von Maisadour im Vergleich zu öffentlich zugänglichem Material aus den Amaizing- und Panzea-Projekten vor. Hierbei beschrieb er Hinweise auf noch ungenutzte allelelische und haplotypische Vielfalt. Diese noch brachliegende Ressource soll im Rahmen von haploider rekurrenter Selektion züchterisch nutzbar gemacht werden.
    Der nächste Vortrag von A. Murigneux, Limagrain, stellte das Management genetischer Vielfalt an unterschiedlichen Stellen im Zuchtprogramm dar und gab praktische Beispiele für die Einführung neuer Vielfalt.
    Im letzten Vortrag der ersten Sitzung präsentierte C. Bauland, INRA, Ergebnisse eines Versuchs, um die genetische Vielfalt einer europäischen Flintpopulation (“Pyrennes-Galacia Flint”) für Elite-Flintlinien nutzbar zu machen. Dabei wurde in Zusammenarbeit mit ProMais ein Zuchtschema entwickelt, um neue Allele in Elitelinien zu bringen.
    Session 2: Tools and approaches for broadening the genetic diversity with genetic resources
    Im ersten Vortrag der zweiten Sitzung stellte T, Lübberstedt, Iowa State University, die Nutzung der Doppelhaploidentechnologie im Rahmen des “germplasm enhancement in maize” (GEM) Projektes vor. Hierbei werden Doppelhaploide (DH) zur Bewertung exotischen Genmaterials eingesetzt. Es wurde eine Fallstudie zur genomweiter Assoziationskartierung agronomischer Merkmale im Zusammenhang mit Stickstoffnutzungseffizienz in GEM-DH vorgestellt.
    Im zweiten Vortrag wurde von A. E. Melchinger, UHOH, das Potential von Landrassen in der Maiszüchtung thematisiert. In einer Studie wurden aus sechs europäischen Landrassen mithilfe der DH-Technologie sogenannte “doubled haploid libraries” (DHL) entwickelt. Diese eignen sich hervorragend zur Konservierung und Verfügbarmachung der genetischen Vielfalt in Landrassen in Genbanken. Die Ergebnisse zeigten, dass der größte Teil der genotypischen Varianz für eine Reihe von Merkmalen innerhalb und nicht zwischen den DHL vorliegt. Gegenüber Elitelinien zeigten die DHL eine stark reduzierte Eigenleistung im Kornertrag.
    Im Anschluss präsentierte J. Böhm, UHOH, Ergebnisse einer Pilotstudie zur Assoziationskartierung agronomischer und metabolomischer Merkmale in den DHL aus Maislandrassen, welche sich durch den rapiden Abfall des Kopplungsungleichgewichtes (LD) zwischen Loci hierzu anbieten. Hierbei wurden signifikante Assoziationen für vier aus 16 Merkmalen sowie für 60 aus 288 Metaboliten gefunden, was die Eignung von DHL für Kartierungszwecke untermauert.
    Im vierten Vortrag wurden von M. Mayer, TUM, Forschungsergebnisse zur Diversität und zum LD zwischen Individuen aus insgesamt 35 europäischen Maislandrassen vorgestellt. Laut diesen Ergebnissen genügen durchschnittlich fünf Landrassen, um bereits 95% der molekularen Diversität abzubilden. Wenn verschiedene Landrassen zu einem Datensatz kombiniert wurden, zeigte sich ein starker Abfall des LD bis auf wenige Tausend Basenpaare.
    A. Charcosset, INRA, berichtete über die Charakterisierung von genetischer Vielfalt von 1.191 Flintlinien von INRA und den europäischen Cornfed-Assoziationslinien. Dabei wurden sieben Vorfahrensgruppen innerhalb der Flintlinien ausgemacht. Innerhalb der Dentlinien wurde der Einfluss historischer Inzuchtlinien, u. A. B73 und Mo17, festgestellt.
    S. Nicolas, INRA, präsentierte zum Abschluss des ersten Tages Forschungsergebnisse einer Studie zum Einfluss menschlicher Selektion und Umweltanpassung auf die genomweite Diversität von Landrassen. Im Rahmen der Studie wurde ein DNA-Pooling Ansatz entwickelt, welcher die zuverlässige Schätzung von Allelfrequenzen erlaubt und vor Ascertainment Bias schützt. Es wurden 376 SNPs unter diversifizierender Selektion entdeckt. Im Vergleich zu Inzuchtlinien wurde nur ein geringer Verlust der genetischen Vielfalt festgestellt.
    Der erste Tag klang aus mit einer Weinprobe und einem zünftigen Vesper im Keller der Weingärtner-Genossenschaft Collegium Wirtemberg in Stuttgart-Uhlbach. Nach der Begrüßung durch Prof. Melchinger hielt der Senior der Veranstaltung, Eckhart Toussaint, mit 92 Jahren eine geschliffenen Rede, in der er auf Deutsch und Französisch einen Rückblick über die Entwicklung des Maisanbaus seit den 50er Jahren in Deutschland gab. Das besonders enge Verhältnis zwischen den französischen und deutschen Maiszüchtern wurde zu fortgeschrittener Stunde von Herrn Dr. Meßner vom DMK in einer auf Französisch gehaltenen Rede gewürdigt.
    Session 3: Exploiting the genetic diversity in mapping populations and genomic prediction
    Der dritte Vortragsblock knüpfte nahtlos an die bisherigen Vorträge an, in dem nun die konkrete Nutzung der identifizierten genetischen Diversität für Mais angesprochen wurde. A. Seye, INRA, stellte Methoden vor, um in den Dent- bzw. Flint-Elternpopulationen vorteilhafte Allele an QTLs zu finden, welche Merkmale für die Nutzung von Silomais beeinflussen. Das Auffinden von QTL konnte, durch die Annahme unterschiedlicher QTL-Effekte in den beiden Elternpopulationen, verbessert werden, was einen größeren Anteil der phänotypischen Varianz erklärte. Unter Berücksichtigung der besten QTL-Modelle für jedes Merkmal konnten, in Abhängigkeit vom betrachteten Merkmal, Vorhersagegenauigkeiten von bis zu 0.82 realisiert werden.
    Im zweiten Vortrag von R. Rincent, präsentiert in Vertretung durch L. Moreau (beide INRA), wurden neue Kriterien vorgestellt, um den Trainingssatz für genomische Vorhersagen in Material mit Populationsstruktur zu optimieren. Hierzu wurden exemplarisch jeweils zwei hierarchische Assoziationskartierungspopulationen (NAM) und hochdiverse Maisgruppen verwendet. Die gefundenen Kriterien waren überwiegend effizient für die Erstellung der Trainingspopulationen und deuten Potenzial für die Verbesserung von Vorhersageansätzen in weiteren Szenarien an.
    Der Nutzen von synthetischen Maispopulationen für genomische Leistungsvorhersagen wurde von P. Schopp, UHOH, thematisiert. Basierend auf Computersimulationen wurde gezeigt, dass Co-Segregation von SNPs und QTL maßgeblich die hohen Vorhersagegenauigkeiten in synthetischen Populationen mit wenigen Eltern bestimmt. Gegenläufig dazu erfordert Material mit geringer Verwandtschaft einen deutlich höheren Einsatz von Ressourcen – in Form von erhöhter Markerdichte und größeren Trainingsätzen – da Vorhersagegenauigkeiten hier maßgeblich vom Kopplungsungleichgewicht (LD) abhängig sind.
    D. Müller, UHOH, präsentierte ein neues Kriterium (EMBV), um den Selektionsgewinn unter rekurrenter genomischer Selektion zu verbessern. Das EMBV-Kriterium prognostiziert den erwartungsgemäß besten aller möglichen Gameten, die ein Individuum zur nächsten Generation beisteuern würde. Es übertrifft die Standardmethode (GEBV) in Bezug auf den Selektionsgewinn nach etwa fünf Generationen.
    Sessions 4 & 5: Miscellaneous topics
    Das Potenzial von neuartigen biologischen Prädiktoren für die Hybridleistungsvorhersage in Mais wurde von M. Westhues, UHOH, erörtert. Hierbei wurden Pedigree-, Genom-, Transkriptom- und Metabolomdaten auf der Ebene der Elternlinien erhoben und sowohl einzeln als auch in zahlreichen Kombinationen miteinander verglichen. Die Merkmale Gesamttrockenmasseertrag und Proteinertrag konnten mittels Transkriptomdaten präziser als mittels genomischer Informationen vorhergesagt
    werden. Eine Kombination von genomischen mit transkriptomischen Daten lieferte genaue Vorhersagen für alle sieben betrachteten Merkmale.
    S. Unterseer, TUM, referierte über den Einfluss von Selektion auf die Ausprägung der heterotischen Gruppen Dent und Flint. Mittels genomweiter Markeranalysen wurden Regionen von Kandidatengenen herausgestellt, die molekulare Signaturen (selective sweeps) bedingen. Basierend auf dem Merkmal “Blühzeitpunkt” wurde erläutert, dass europäische Landrassen einen großen Anteil an der Diversität von Kandidatengenen im Elite-Flintmaterial tragen. Das Dent-Elitematerial war insbesondere durch Kandidatengene charakterisiert, die auf Umwelteinflüsse reagieren.
    Im Anschluss berichtete C. Lehermeier, TUM, über die Nutzung multivariater, genomischer Regressionsmodelle zur Berücksichtigung heterogener Markereffekte über Subpopulationen hinweg. Diese Modelle ermöglichen die Schätzung populationsspezifischer Zuchtwerte und die Charakterisierung von Subpopulationen bezüglich Heterogenität. Es wurde verdeutlicht, dass die Unterschiede in den Effekten zwischen den Subpopulationen, neben der genetischen Distanz, auch vom untersuchten Merkmal abhängig sind.
    W. Molenaar, UHOH, präsentierte Alternativen zum toxischen Colchicin zur Duplizierung von haploiden Chromosomensätzen. Es wurde gezeigt, dass insbesondere N2O, Amiprophos-methyl (APM) sowie Pronamid kostengünstige Alternativen zu Colchicin darstellen und den Vorteil bieten, Risiken für Anwender und Umwelt, im Vergleich zu Colchicin, zu reduzieren.
    Im folgenden Vortrag ging W. Schipprack, UHOH, auf ein neues System zur Identifizierung von Haploiden in Mais ein. Bisher genutzte Anthozyaninmarker können nicht in jedem Zuchtmaterial zwischen haploiden Körnern und Kreuzungskörnern unterscheiden. Als Alternative wurde die Nutzung von Induktoren mit hohem Ölgehalt (ca. 11%) präsentiert, welche insbesondere für Flint- und tropisches Material eingesetzt werden können.
    F. Hochholdinger, INRES, erläuterte wie sich genetische Unterschiede zwischen Maislinien auf die Genexpression in Primärwurzeln ihrer Hybridnachkommen auswirken. Mittels RNA-Sequenzierung von Genotypen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien wurden Hunderte von Genen identifiziert, die in der Hybride exprimiert sind, deren Expression aber nur in einer der beiden Elternlinien beobachtet wurde.
    Im abschließenden Vortag der Tagung stellte B. Stich, Universität Düsseldorf, Ergebnisse zur Suche nach genetischer Diversität vor dem Hintergrund von barley yellow dwarf virus (BDMY) Resistenz vor. Mittels Assoziationskartierung konnte ein Kandidatengen auf Chromosom 10 kartiert werden, welches einen großen Anteil der phänotypischen Varianz in BDMY-Resistenz erklärt. Vor dem Hintergrund hoher Kosten, die mit der phänotypischen Erfassung von BDMY verbunden sind, präsentiert sich BDMY-Resistenz als idealer Kandidat für markergestützte Selektion.

    Autoren: D. Müller (Hohenheim) und M. Westhues (Hohenheim)

  • Vortragstagung: „Aktuelles in der Maiszüchtung“ 11./12. Juni 2012 in Hohenheim

    Organisation:
    Prof. Dr. A. E. Melchinger, Hohenheim, und Dr. H. Meßner, Bonn

    Unter dem Thema „Aktuelles in der Maiszüchtung“ wurden in diesem Jahr unter der Programmgestaltung von Prof. Dr. A.E. Melchinger zum zweiten Mal aktuelle Entwicklungen in der Maiszüchtung analysiert. Die enge Zusammenarbeit des Deutschen Maiskomitee e.V. (DMK) und der AG Mais der Gesellschaft für Pflanzenzüchtung (GPZ) ermöglichte die gelungene Durchführung der hochkarätig besetzten Tagung mit internationalen Referenten aus Wissenschaft und Industrie am Kompetenzzentrum für Pflanzenzüchtung der Universität Hohenheim.

    Rund 80 interessierte Teilnehmer aus dem In- und dem benachbarten Ausland reisten nach Hohenheim um die vier Themenschwerpunkte der aktuellen Forschung in der Maiszüchtung, Genetische und biologische Ressourcen, Kartierung und Erstellung genetischer Karten, sowie Verfahren der genomischen Selektion einschließlich der Vorhersage des Selektionserfolges, zu diskutieren.

    Im Namen der Veranstalter hob Prof. Dr. C. C. Schön in ihrem Schlusswort die Bedeutung und Wichtigkeit des Austausches zwischen universitärer und angewandter Züchtungsforschung hervor. Nachdem auch die Auftakttagung 2008 bereits auf sehr gute Besucherresonanz und ein sehr positives Echo gestoßen war, wurde festgehalten, eine weitere Veranstaltung in einem Abstand von drei oder vier Jahren folgen zu lassen. Als Tagungsort könne erneut Hohenheim dienen. Allerdings wolle man künftig die Veranstaltung noch stärker international ausrichten, möglicherweise mit weiteren Partnern und einem wechselnden Tagungsort.

    Session 1: Aktuelle Zuchtziele in Mais
    Am ersten Tag stand das Thema Aktuelle Zuchtziele in Mais mit sechs Vorträgen auf dem Programm. Den Anfang machte Prof. Dr. J. Holland, North Carolina University, Raleigh (USA). Er referierte über das NAM-Projekt und hob die Vorteile der Assoziationskartierung in NAM-Populationen, wie bekannte Populationsstruktur und hervorragende Kontrolle des genetischen Backgrounds hervor. Allerdings sei im Vergleich zu diversem Kartierungsmaterial mehr LD zu beobachten, was zu einer geringeren Auflösung führen könne. Daher solle in zukünftigen NAM-Populationen noch mehr Wert auf eine hohe Anzahl an diversen Eltern gelegt werden.

    Im zweiten Vortrag stellte Prof. Dr. M. Rodehutscord, Universität Hohenheim, die Bedeutung von Mais sowohl in der Milchvieh- als auch in der Schweinehaltung und Geflügelmast dar. Er ging neben den hervorragenden Eigenschaften von Maissilage, wie sehr hohe Energiedichte und hohe Verdaulichkeit, auch auf die Relevanz von Körnermais in der Michviehhaltung ein. Er betonte die zunehmende Verteuerung und vor allem Verknappung von Phosphor. Da eine Fütterung von Tieren ohne ausreichende Phosphorversorgung jedoch zu Mangelerscheinungen führen könne, stelle der Einsatz von Mais mit verringertem Phytatgehalt eine Möglichkeit in der Fütterung dar. Abschließend betonte Herr Rodehutscord, dass die Variation in den Verdauungssystemen der Tiere hohe Anforderungen an Mais stelle und daher „Qualität“ jeweils anders zu definieren und von der Maiszüchtung zu bearbeiten sei.

    C. Grieder, Hohenheim, ging in seinem Vortrag auf die zunehmende Bedeutung von Biogasmais und die Konsequenzen für die Maiszüchtung ein. Ein hoher Methanertrag pro ha, der sich aus einem hohen Trockenmassegehalt und einer hohen Methanfermentation ergebe, sei entscheidend für den effizienten Anbau von Biogasmais. Sowohl bei Inzuchtlinien als auch bei Testkreuzungen zeigten Versuche, dass eine hohe Methanausbeute pro Trockenmasse nur gering mit einem hohen Kolbenanteil und somit mit der Zusammensetzung der Pflanzen korreliert sei. Folglich würde ein hoher Methanertrag pro Hektar überwiegend durch eine Erhöhung des Trockenmasseertrages erreicht und es könne daher eine zunehmende Trennung von Biogasmais von Silomais in den Zuchtprogrammen erwartet werden.

    Dr. M. Martin, Hohenheim, referierte über die Resistenzzüchtung gegen Fusarium graminearum. Um dieser Krankheit nachhaltig zu begegnen, sei die Maiszüchtung gefragt. Die klassische phänotypische Selektion auf Resistenz ist jedoch besonders durch die aufwändige künstliche Inokulation mit enormen Kosten verbunden. Eine Erhöhung der Selektionseffizienz könne durch Marker-gestützte Selektion von bereits gefundenen QTLs für Fusariumresistenz erreicht werden. Prof. Dr. F. Hochholdinger, Bonn, stellte in seinem Vortrag zur Transkriptom-komplexizität in Mais heraus, dass der molekulare Mechanismus, der zur Manifestation von Heterosis führe nur zu einem geringen Anteil verstanden sei. Allerdings konnte in Transkriptomversuchen an den beiden Elterlinien B73 und Mo17 und der resultierenden Hybride gezeigt werden, dass Heterosis nicht nur in den spät im Entwicklungsstadium erscheinenden Merkmalen wie Pflanzengröße und Ertrag, sondern bereits in den jungen Wurzelsystemen zu beobachten sei. Unterschiede im Niveau der Genexpression sowohl zwischen den Eltern als auch der Hybride würden des Weiteren einen Hinweis auf Interaktionen von regulatorischen Faktoren in den elterlichen Genomen geben.

    Im letzten Vortrag der ersten Session berichtete Dr. M. Geilfus, Kiel, über die Forschung zur Salzsensitivität von Mais, die zu starken Wachstumsreduktionen führe. Um die Grundlagen der Salzresistenz von einigen Genotypen im Vergleich zu sensitiven Genotypen zu erforschen, wurde das Vorkommen von wachstumsinduzierenden Stoffen wie β–Expansin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass β-Expansin in sensitiven Genotypen mit reduziertem Blätterwuchs in verringerter Konzentration vorlag. Die Zugabe eines in E.coli produzierten Proteins, das auch in toleranten Genotypen vorkommt, verbesserte das Wachstum der sensitiven Pflanzen.

    Session 2: Genetische und biologische Ressourcen bei Mais
    Am zweiten Tagungstag wurde zunächst die Nutzung und Untersuchung der Genetischen Ressourcen bei Mais anhand neuer Methoden vorgestellt. Dr. A. Charcosset, Frankreich, stellte die Europäischen NAM-Populationen vor, die im Rahmen des CORNFED Projektes erstellt wurden. Diese sollen die gesamte Diversität des Europäischen Maises abdecken und es ermöglichen, die genetische Architektur wichtiger Merkmale in den Europaischen Dent-und Flint-Populationen zu untersuchen.

    Dr. M. Ouzunova, KWS SAAT AG Einbeck, gab einen Überblick über die rasante Entwicklung im Bereich der genomischen Analyse. Mit den neuen Technologien wie hochdichte SNP Chips und Hochdurchsatz-Sequenzierung erhöhe sich die Informationsdichte für die marker-gestützte Selektion, womit neue Herausforderungen entstehen würden. Die Bioinformatik sei stark gefordert, um aus der Flut an Daten die für den Züchter relevanten Informationen bezüglich genetischer Diversität, gewünschter QTLs sowie geschätzter Leistung der Hybriden zu liefern und somit den Zuchtfortschritt weiter zu erhöhen.

    Im Vortrag von A. Strigens, Hohenheim, wurde der Einsatz des hochdichten SNP Chips in doppelhaploiden Linien aus Europäischen Landsorten vorgestellt. Die breite phänotypische Variation in den DH Linien veranschaulichte die Wichtigkeit dieser genetischen Ressourcen um modernes Zuchtmaterial weiter zu entwickeln. Zwar waren die Erträge dieser Linien im Schnitt gering, doch einzelne Linien lagen auf dem Niveau von modernem Material und wiesen zusätzlich eine ausgeprägte Kühletoleranz auf.

    Session 3: Kartierung und Genetische Karten bei Mais
    Der dritte Vortragsblock beschäftigte sich mit der Erstellung von genetischen Karten bei Mais. Dr. E. Bauer, Freising, berichtete über das CORNFED-Projekt, dessen Ziel unter anderem die Identifizierung von Regionen im Maisgenom mit Einfluss auf wichtige Merkmale wie Biomasseproduktion und Blühzeitpunkt sei. Als Basis für die Untersuchungen wurden mehr als 2000 DH-Linien aus europäischen Flint- und Dent-Populationen mit dem MaizeSNP50 Chip genotypisiert. Die Untersuchung von Rekombinationsraten anhand von hoch-dichten genetischen Karten auf Einzelpopulationsebene und anhand einer Consensusmap zeigte, dass es Regionen mit „Rekombinations-hot-spots“ gibt. Hochdichte genetische Karten würden auch den Vergleich von intakten elterlichen Fragmenten nach der Rekombination zwischen den Flint- und Dentpopulationen erlauben.

    Hoch-dichte genetische Karten, die für vier bi-parentale DH-Populationen erstellt wurden, sind auch der Ausgangspunkt der Forschung von M. Stange, Hohenheim. Es wurde deutlich, dass eine hohe Variation in den Rekombinationsraten innerhalb von Chromosomen zu beobachten ist. Der Vergleich der Rekombinationsmuster zwischen den Populationen zeigte zum einen vergleichbare, zum anderen aber auch stark abweichende Trends, die auf die unterschiedlichen Populationseltern zurückzuführen seien.

    Dr. C. Lebreton, Limagrain Europe, Frankreich, gab in seinem Vortrag einen Überblick über die Anwendung von genomweiten Ansätzen in kommerziellem Züchtungsmaterial. Er berichtete über den Nutzen aber auch die Grenzen von Linien-Panels gegenüber bi-parentalen Populationen zum Schätzen von Markereffekten für oligogene- und polygene Merkmale in der Marker-gestützten Selektion. Es zeigte sich, dass Linien-Panels gut für oligogene Merkmale geeignet seien, während für polygene Merkmale, wie Ertrag, relevante Modelle auf Basis von bi-parentalen oder diallelen Populationen basieren sollten.

    Session 4: Genomische Selektion und Vorhersage in der Maiszüchtung
    Im letzten Vortragsblock wurden neue Ansätze zur genomischen Selektion und Vorhersage in der Maiszüchtung diskutiert. Den Anfang machte Prof. Dr. C.C. Schön, Freising. Um genetische Werte auf Basis der genomweiten molekularen Markerdaten vorherzusagen, stellte sie statistische Modelle vor, die in der Vorhersage der Testkreuzungsleistung von Maispopulationen eingesetzt wurden. Die Vorhersagefähigkeit war hoch, wenn die Verbindung zwischen Trainings- und Validierungsset in die Crossvalidierungsschemata einging. Die Korrelationen zwischen vorhergesagter und beobachteter Leistung nahm jedoch ab, wenn Trainings- und Validierungsset mit verschiedenen Testern oder in verschiedenen Jahren geschätzt wurden.

    C. Riedelsheimer, Hohenheim, stellte in seinem Vortrag einen neuen vielversprechenden Ansatz zur Gesamtgenom- und metabolischen Vorhersage vor. Die Studie basierte auf Kreuzungen zwischen 285 diversen Dent-Inzuchtlinien und zwei europäischen Flint-F1-Testern bei denen GCA-Werte für Biomasse- und Bioenergiemerkmale geschätzt wurden. Auf neun Chromosomen wurden 15 einheitliche SNP-Metabolit-Verbindungen gefunden, die 15-32 % der beobachteten genetischen Varianz erklärten. Die Ergebnisse verdeutlichten, dass die Gesamtgenom- und metabolische Vorhersage mittels kleinerer Trainingspopulationen ein sicheres Screening von diversen Inzuchtlinien erlaube, um das Potential zum Erstellen von leistungsfähigen Hybriden zu erhöhen.

    Als letzter Vortragender berichtete F. Technow, Hohenheim, über seine Arbeiten zur genomischen Vorhersage der Leistung von Hybriden. Zunächst stellte er heraus, dass genomische Vorhersage die Identifikation von erfolgsversprechenden Hybriden sogar ermögliche, wenn diese oder andere Hybriden mit den gleichen Eltern nicht in Feldversuchen getestet wurden. Anhand simulierter Daten wurde der Einfluss unterschiedlicher Markerdichte, Anzahl Eltern, die in anderen Hybridkombinationen getestet wurden, unterschiedliche statistische Modelle und Vorhersagemethoden auf die Vorhersagegenauigkeit beurteilt.

    Neben dem fachlichen Gedankenaustausch hatten die Besucher dieser Tagung auch die Gelegenheit, bei einer Führung von Dr. K.H. Herrmann das Deutsche Landwirtschafts-museum in Hohenheim kennenzulernen und dabei den Wandel im technischen Fortschritt der Agrartechnik der letzten 100 Jahre zu erkunden. Neben dem gemeinsamen Abendessen im Deutschen Landwirtschaftsmuseum boten die Kaffeepausen auch reichlich Gelegenheit zum fachlichen und persönlichen Austausch zwischen den Referenten und Teilnehmern der Tagung.

    (Autoren: Dr. H. Meßner, DMK; M. Stange, Uni Hohenheim)

  • Vortragstagung: „Aktuelles in der Maiszüchtung“ 9./10. Juni 2008 in Hohenheim

    -110 Teilnehmer –

    Organisation:
    Prof. Dr. A. E. Melchinger, Hohenheim, und Dr. H. Meßner, Bonn

     Unter dem Thema „Aktuelles in der Maiszüchtung“ fand in diesem Jahr unter Federführung von Prof. Melchinger das erste Treffen der AG Mais der GPZ in Hohenheim statt. Da beim Deutschen Maiskomitee (DMK) ebenfalls eine AG Züchtung angesiedelt ist, bot es sich an, diese Tagung gemeinsam mit dem DMK unter der tatkräftigen Unterstützung von Dr. Meßner durchzuführen. Tagungsort war die GENO-Akademie in unmittelbarer Nachbarschaft zur Universität Hohenheim. Nach Grußworten des AG-Vorsitzenden, der Vizepräsidentin der GPZ, Frau Prof. Dr. C.C. Schön, und Herrn Dr. H. Meßner, Geschäftsführer des DMK, diskutierten 110 Experten aus der Wissenschaft, der privatwirtschaftlichen Pflanzenzüchtung und Landwirtschaftsverwaltung die Themenschwerpunkte Zuchtmethodik, neue Zuchtziele und Resistenzzüchtung anhand zahlreicher Referate von Wissenschaftlern aus Deutschland und den USA.

    Session 1: Zuchtmethodik
    Am ersten Tag stand das Thema Zuchtmethodik mit fünf Vorträgen auf dem Programm. Den Anfang machte F. Longin, Hohenheim, mit einem Vortrag zur optimalen Allokation von Ressourcen bei der Hybridmaiszüchtung mit Doppelhaploiden (DHs). Er stellte fest, dass die hohen Produktionskosten von DHs durch eine geringere Anzahl an Ausgangslinien kompensiert werden können. Zudem stellte er ein Zuchtschema vor, bei dem frühes Testen von S1 Familien als mögliche Alternative zur herkömmlichen Entwicklung von DHs aus F1-Kreuzungen eingesetzt wird.

    In einem zweiten Vortrag zur Maiszüchtung mit DHs verglich A. Gordillo, AgReliant, Champaign (USA), Strategien zur Kombination von rekurrenter Selektion und Elternlinienentwicklung für die Hybridzüchtung. Er unterstrich, dass es unabdingbar ist, bei einem Vergleich solcher Zuchtschemata das jährliche Budget festzulegen und den jährlichen Verlust an genetischer Varianz zu limitieren. Weiterhin zeigten seine Studien, dass i. d. R. Zuchtschemata mit kurzen Zyklen den Selektionsgewinn pro Jahr maximieren. Eine weitere Verbesserung ist möglich durch optimales Kreuzen von Elternlinien aus unterschiedlichen Selektionszyklen.

    B. Stich, Hohenheim, gab eine Einführung in die Assoziationskartierung für Pflanzenpopulationen. Er machte deutlich, dass alle markerbasierten Analysen phänotypischer Daten auf Gametenphasenungleichgewicht (GPU) beruhen und die Methoden der Assoziationskartierung ein geeignetes Werkzeug sind, um wichtige Allele für die Variation quantitativer Merkmale zu identifizieren. Er beschrieb unterschiedliche Ansätze zur Assoziationskartierung, wobei Ansätze, die auf gemischten Modellen beruhen, am viel versprechendsten seien.

    Eine technische Premiere erlebten die Tagungsteilnehmer bei den beiden folgenden Vorträgen von J. Holland, USDA, Raleigh (USA). Da er kurzfristig an der Reise nach Deutschland verhindert war, hielt er seine Vorträge per Video-Livekonferenz direkt aus den USA. In seinem ersten Vortrag stellte er Methoden vor, mit deren Hilfe die genetische Basis von Mais in gemäßigten Zonen mit tropischem Genmaterial verbreitert werden kann. Er betonte die Bedeutung einer breiten genetischen Basis von Zuchtmaterial und die wichtige Rolle, die tropisches Material dabei spiele. Weiterhin stellte J. Holland erste Erfolge bei der Integration tropischer Linien in die Hybridzüchtung in den USA dar. In seinem zweiten Vortrag behandelte J. Holland Strategien zur Resistenzzüchtung gegen Kolbenfusariosen und Fumonisin-Kontamination des Erntegutes. Als ersten Erfolg konnte er dabei vermelden, dass einige Linien mit deutlich verringerter Toxinbelastung bei hohen Erträgen gefunden wurden.

    Session 2: Neue Zuchtziele
    Neue Zuchtziele für die Züchtung von Energiemais waren das Thema des Referats von R. Kreps, KWS SAAT AG, Gondelsheim. Primäres Ziel ist hierbei die Maximierung des Methanertrags pro Hektar. Der Ertrag von Energiemaissorten übertrifft bereits jetzt den Ertrag von Silomais. Da der Energiemais später reift, müssen Reifezeitpunkt und andere agronomische Merkmale aber noch weiter verbessert werden. Energiemais wird nach seiner Einschätzung ein eigenes Marktsegment, unabhängig vom Silomais haben.

    M. Bohn, Champaign (USA), stellte in seinem Vortrag die Maiszüchtung für Bioethanol-herstellung in den USA vor. In einem ersten Experiment wurden Linien und Testkreuzungen auf verschiedene Merkmale hin verglichen. Die Zusammensetzung der Biomasse beeinflusste das theoretische Ethanolpotential. Hybriden zeigten Heterosis für Zellulose, Hemizellulose und Ligninkonzentration. In einem zweiten Experiment wurde die Assoziation zwischen theoretischem Ethanolpotential und realen Biokraftstoffertrag untersucht. Es wurde keine hohe Assoziation gefunden. In einem weiteren Schritt wurde die Genexpression in der Zellwand untersucht. Um Schlüsselkomponenten für eine hohe Ethanolausbeute zu identifizieren, müssen noch weitere Experimente gemacht werden.

    J. M. Montes, Hohenheim, gab eine Einführung über die Verwendung von NIRS auf Erntemaschinen. Er stellte die technischen Aspekte, Kalibrierungsstrategien und die Wirtschaftlichkeit von NIRS dar. NIRS erhöht die Möglichkeiten, den Selektionsgewinn zu steigern. Forschungsbedarf besteht jedoch bei optimalen Strategien zur Entwicklung robuster Kalibrationen anhand züchterischer Feldexperimente.

    Session 3: Resistenzzüchtung
    Der dritte Vortragsblock beschäftigte sich mit wichtigen aktuellen Themen der Resistenzzüchtung bei Mais. C. Bolduan, Hohenheim, berichtete über Untersuchungen zur Resistenz gegen Kolbenfusariosen und Toxinbelastung der beiden Erreger Fusarium graminearum und F. verticillioides. Die Ergebnisse zeigten, dass in adaptiertem europäischem Zuchtmaterial Variation für die untersuchten Merkmale vorhanden ist. Der Zusammenhang zwischen Befall und Toxinakkumulation erwies sich bei beiden Erregerarten als hoch korreliert.

    M. Bohn, Champaign (USA) stellte konventionelle und molekulare Ansätze zur Verbesserung der Wurzelbohrerresistenz in den USA vor. In den letzten Jahren wurden zwar Fortschritte in der Verbesserung der Resistenz erzielt, die konventionellen Methoden zur Resistenzprüfung sind jedoch sehr zeit- und arbeitsaufwändig. Eine marker-gestützte Selektion von Resistenz-QTL böte die Möglichkeit, den Prüfumfang zu reduzieren und den Selektionsgewinn zu erhöhen.
    Die Ergebnisse eines klassischen Zuchtprogramms zur Verbesserung der Wurzelbohrerresistenz wurden von F. Röber, Rastatt, vorgestellt. Es konnten Inzuchtlinien und Hybriden mit einer stabilen Resistenz über mehrere Jahre selektiert werden. Das Ertragspotential der resistenten Genotypen ist mit dem von Elitezuchtmaterial vergleichbar. An der Adaptation des resistenten Materials für den hiesigen Anbau wird intensiv geforscht.

    Session 4: Zuchtmethodik
    Im letzten Vortragsblock wurden neue Ansätze in der Zuchtmethodik vorgestellt. In seinem Vortrag sprach Matthias Frisch, früher Hohenheim jetzt Gießen, über das optimale Design von Introgressionsprogrammen für mehrere Zielgene. Am Beispiel von drei Resistenzgenen bei Mais stellte er Selektionsstrategien vor, mit denen sich die Zahl der Markerdatenpunkte erheblich reduzieren lässt. Sein Fazit war, dass mit Simulationen optimale Strategien gefunden werden können, die zu einer drastischen Senkung der Kosten von Introgressionsprogrammen beitragen können.

    Biotechnologie und Fortschritte in der Landwirtschaft waren das Hauptthema von Frau Dusty Post (Monsanto). Der Fokus ihres Vortrages war zu demonstrieren, wie Monsanto die Biotechnologie nutzt, um die Widerstandsfähigkeit von Kulturpflanzen gegen Unkräuter, biotische und abiotische Stressfaktoren zu erhöhen. Dies wurde anhand von Produkten der Firma dargestellt.

    Neben dem fachlichen Gedankenaustausch hatten die Besucher dieser Tagung auch die Gelegenheit, die Schönheit der Hohenheimer Gärten in der Sommerzeit unter der sachkundigen Führung von Prof. Dr. Dr. h.c. A.M. Steiner zu erkunden. Neben dem gemeinsamen Abendessen boten die Kaffeepausen auch reichlich Gelegenheit zum fachlichen und persönlichen Austausch zwischen den Teilnehmern der Tagung. Aufgrund des positiven Echos der Teilnehmer auf die Tagung wurden die Organisatoren ermutigt, eine derartige Tagung im regelmäßigen Abstand von zwei bis drei Jahren durchzuführen.

    (A.E. Melchinger, Hohenheim)