Pflanzenzüchtung (Katalog/Buch) 2020 (Subject) / Pflanzenzüchtung (Katalog/Buch) 2020 (Lesson)

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• Was unterscheidet die Heterosis von dem Heterosiszuwachs? Heterosis: Leistungsüberlegenheit der heterozygoten F1 Nachkommen gegenüber dem Mittel ihrer homozygoten Eltern.  Heterosiszuwachs: Um die verschiedenen Aspekte der Nutzung der Heterosis abzugrenzen, spricht man vom Heterosiszuwachs, wobei zum Ausdruck kommt, dass nicht die vollständige Heterosis genutzt wird.
• Mit welchen Verfahren kann ein Pflanzenzüchter Hybriden im großen Maßstab produzieren (nur Nennung der Verfahren)? - Kreuzung zweier vollständigen Inzuchtlinien - Handkreuzung - Wachstumsregulatoren - Chemische Substanzen die männliche Sterilität verursachen (Gametozide) - Cytoplasmatisch-kerngenetische männliche Sterilität (CMS) - Kerngenetisch erzeugte männliche Sterilität - Gentransfer -Selbstinkompatibilitätssystem - Thermosensitive männliche Sterilität - Massenkreuzung
• Welche Komponenten sind für das Seed Link-System notwendig? - Gewebespezifischer Promotor T29 - RNAase aus Bacillus Amyloquefaciens (Barnase toxisches Enzym) - Inhibitor für BARNASE --> BARSTAR
• Führt eine Änderung des Paarungssystems (z.B. zunehmende Inzucht) zu einer Allelfrequenzänderung? Nein
• Nennen Sie den Anteil genetisch verschiedener Gameten und Genotypen bei Selbstbefruchtung in Abhängigkeit von der Anzahl der spaltenden Loci! - Für die homozygoten Genotypen ändert sich nichts, weil die männlichen und weiblichen Gameten die gleichen Allele tragen - Nur bei heterozygoten Pflanzen kommt es zu einer Aufspaltung und der Anteil heterozygot besetzter Loci nimmt in jeder Generation um die Hälfte ab - Dies ist auch auf die Betrachtung einer Population und mehreren Genloci übertragbar (Aufspaltung: 0,25AA; 0,5Aa/aA; 0,25aa)
• Was ist eine Genkarte? Eine Genkarte stellt eine genaue Abfolge der bisher bekannten DNA-Sequenzen dar.  Wenn sie viele Informationen enthält kann man das Zielgen finden.  Sie geben wie eine Landkarte Auskunft über die Abstände zwischen den Markern, die in Rekombinationseinheiten gemessen werden.  Genkarten zeigen die Lokalisation der der Genorte und ordnet sie entsprechend ihrer gentischen Rekombinationshäufigkeit.
• Nennen Sie die Haupttätigkeiten eines Pflanzenzüchters. - Aufstellen des Zuchtziels ( Senkung der spezifischen Produktionskosten, Schaffung neuer Produkte) - Erschaffung von Variabilität (Genetische Varianz muss gewährleistet sein) - Nutzung der Variabilität (Selektion zwischen Genotypen)
• Wie wird die sog. Extrachromosomale Vererbung in der Pflanzenzüchtung genutzt? Als extrachromosomale Vererbung bezeichnet man die Weitergabe von Erbinformation, die sich auf DNA-Abschnitten außerhalb des Zellkerns befinden.  - Wichtig u.a. bei der Erstellung von Hybridsaatgut (Erzeugung von männlich sterilen Linien zur Produktuion des Saatgutes)
• Welche Abschnitte des Chromosomens zeigen ein reduziertes crossing-over? Abschnitte um den Bereich des Centromers haben eine geringe Wahrscheinlichkeit für ein Crossing-Over
• Wozu werden DH-Linien in der Pflanzenzüchtung verwendet? Wie können diese erzeugt werden? Um vollständig homozygote Linien in einem Schritt herzustellen also viel schneller als normal.  Zur Konservierung der Allelkombinationen von gekoppelten Genloci Nutzung der Genommutation: Durch Gewebekulturtechniken können aus wachsenden Gameten, meist den männlichen Pollen, haploide Pflanzen entwickelt werden, die selbst steril sind.  Durch eine Chromosomensatzverdopplung mittels Colchizin können DH entstehen.
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• Wie verändert sich der Anteil Heterozygoter bei fortgesetzter Selbstung? Der Anteil heterozygot besetzter Genloci nimmt in jeder Generation um die Hälfte ab
• Wie ist der Inzuchtkoeffizient definiert? Der Inzuchtkoeffizient ist ein relatives Maß, um den Grad der Inzucht zu quantifizieren. Dabei wird die Abnahme der Heterozygotie festgestellt. Er kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen und ist definiert: Ft = (H0-Ht) / H0 also Grad der Heterozygotie in der Ausgangspopulation minus Heterozygotiegrad in der betrachteten Population durch den Grad der Heterozygotie der Ausgangspopulation.
• Was ist eine Transgression? Das Auftreten von homozygoten Genotypen, die in ihrer Leistungsfähigkeit die Elter- und Tochterformen übertreffen
• Wie kann Heterosis erklärt werden? Hat eine Population ihr Inzuchtminimum erreicht und ist in einer Inzuchtdepression, so folgt darauf eine heterozygote Generation, die in ihrer Leistungsfähigkeit dem Mittel der homozygoten Eltern überlegen ist. - Heterosishypothesen: 1)      Dominanzhypothese: Die ungünstigen Allele kommen in heterozygoten Individuen nicht zur Ausprägung 2)     Überdominanzhypothese: An vielen der beteiligten Genorten herrscht Überdominanz d.h. d > a und damit sind die Heterozygoten in ihrer Leistungsfähigkeit besser als ihre Eltern 3)     Epistasiehypothese: Wechselwirkung von Genloci (multiplikatives Zusammenwirken)
• Wie lange schätzen Sie die Zeitdauer von Aufstellung eines Zuchtziels bis zu Realisierung. Von welchen Bedingungen hängt diese Dauer ab? - Bei annuellen Arten von Kreuzung bis zur möglichen Sorte: 7-15 Jahre - Bei Obst und Wein ca. 20-30 Jahre - Forstpflanzen noch viel länger - Von der Prüfungsdauer der Sorte, von der Zulassung, von den auftretenden Nachkommen und deren Merkmalen und von der zu züchtenden Kultur (Kulturdauer)
• Geben Sie die genetische Struktur je einer Landsorte von Selbst- und Fremdbefruchtern an (z.B. homogen oder heterogen, homozygot oder heterozygot)? Selbstbefruchter: Landsorte --> homozygot und heterogen Fremdbefruchter: Landsorte --> heterozygot und heterogen
• Welche Gefahr besteht bei der sog. Genetischen Verarmung bzw. Generosion? Innerhalb des jetzigen Sortensprektrums hat die Variabilität in den letzten Jahrzehnten nicht abgenommen, allerdings sind ist für einige Genregionen ein Verlust an Allelen nachgewiesen, der durch neue Allele aber kompensiert wird. Gendrift --> Flaschenhalseffekt
• Was ist Inkompatibilität? Die Verhinderung von Selbstbefruchtung durch Erkennung eines Pollen, der zu nah verwandt ist
• Welche Möglichkeiten kennen Sie, ein Hybridsystem aufzubauen (Befruchtungsregulierung)? Cleistogamie --> geschlossene Abblüte --> Beim cleistogamen Weizen ist es wichtig eine offene Abblüte in den Elternlinien zu haben (Chasmogamie) für die Hybridsamenproduktion Außerdem: CMS, Inkompatibilitätssystem, Seedlink, Handkreuzung, Gamtozide
• Was ist Polyploidie? Pflanzen sind polyploid, wenn sie einen vielfachen Chromosomensatz haben z.B. Hafer
• Welche Mutationen werden in der Pflanzenzüchtung genutzt? Genmutation (Einzelne Basen der DNA) Chromosomenmutation  Genommutation (Wichtig für Artenbildung --> Gesamtheit der Gene betroffen)
• Welchen Vorteil haben DH-Linien Schnellers Erzeugen von vollständig homozygoten Linien als bei normaler Selbstung Nur wenn das züchterisch interessante Merkmal reinerbig vorliegt, erfolgt in der Folgegeneration keine weitere Aufspaltung des Merkmals
• Worin unterscheiden sich DH-Inzucht-Linien von rekombinanten Inzucht-Linien? RI-Linien enstehen durch normale Selbstung. Dadurch entstehen mit jeder sexuellen Phase Kopplungsbrüche, die eine Veränderung der Genotypfrequenz nach sich ziehen. Die Chromosomenabschnitte sind dabei nie vollständig homozygot. RI-Linien: kleine viele Chromosomenfragmente --> Verkleinerung der Fragmente DH-Linien: große Chromosomenfragmente, es finden zwar Kopplungbrüche statt, aber wenn männlich und weiblich identisch sind, wird gleiches mit gleichem getauscht
• Welche Bedingungen müssen erfüllt sein, damit das Hardy-Weinberg- Gleichgewicht gilt? Es muss eine Zufallspaarung sein und es darf keine Allelfrequenzänderung stattfinden
• Wie verändert eine Änderung des Befruchtungssystems die Allelfrequenzen? Garnicht, nur die Genotypfrequenz kann sich bei einer Änderung des Befruchtungssytems verändern.
• Welche Komponenten sind für ein CMS-Hybridsystem notwendig? - Zusammenspiel von Genen des Cytoplasmas und des Zellkerns Es wird ein Maintainer benötigt um die männliche Sterilität zu erhalten.  Ein Restorer, also ein Gen dass die männliche Sterilität wieder aufhebt. Die Kombination von sterilitätsinduzierendem Cytoplasma und Maintainer wird für die erzeugung von männlich sterilen Pflanzen bei der Hybridsaatguterzeugung benötigt, während die Restorer für die Wiederherstellung der Fertilität beim Hybridsaatgut sorgen.
• Wie funktioniert ein Hybridsystem, welches auf dem Inkompatibilitätssystem basiert? Das Kreuzen zweier selbstinkompatibler Genotypen ergibt immer Kreuzungssaatgut. Danach wird die Selbstinkompatibilität durch Schock oder Stress überwunden und das Saatgut wird vermehrt.
• Wie wird die Abweichung von Hardy-Weinberg-Gleichgewicht bei mehr als einem Genort definiert? Auf Dauer stellt sich auch hier ein Gleichgewicht ein, jedoch nach wesentlich mehr Generationen erst. - d= G(AB)*G(ab)-G(Ab)-G(aB)
• Wie kann die Heritabilität erhöht werden? Die Heritabilität wird durch den Anteil der additiv genetischen Varianz beeinflusst, steigt der Anteil, so steigt auch die Heritabilität.  Außerdem: Anbau von Pflanzengruppen (Voll-und Halbgeschwister) in Parzellen und Familien; Mehrere Wiederholung des Anbaus über mehrere Jahre; Anbau an unterschiedlichen Standorten; Identische Pflanzen durch Biotechnoligie unter unterschiedlichen Bedingungen; Ausmerzen von Versuchsfehlern
• Warum wird in der Selektion ein Unterschied gemacht, ob ein Merkmal vor oder erst nach der Blüte messbar ist? Das ist entscheidend für die Auswahl der Eltern. Ist ein Merkmal vor der Blüte messbar wird der Vater und die Mutter selektiert. Ist das Merkmal nach der Blüte messbar, wird nur die Mutter selektiert, da der Vater der nicht selektierten Population schon zur Bestäubung beigetragen hat. Das hat Einfluss auf die Heritabilität. Selektion nur eines Elters = 0,5 h2
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• Was ist Epistasie? Was ist Dominanz? Epistasie ist die Interaktion von Genen und Allelen an mehreren,verschiedenen Genloci. Sie liegt vor, wenn ein Gen die phänologische Ausprägung eines anderen Gens unterdrücken kann. Dominanz bedeutet, dass ein Allel die phänotypische Ausprägung gegenüber dem anderen Allel bestimmt, welches eigentlich einen anderen Phänotyp zur Ausprägung bringen würde. Es wird ein Allel besonders ausgebildet. Dominant nur auf einem Genort. Beides ist eine Interaktion und eine Abweichung von der Linearität
• Welche Beziehung besteht zwischen Heterosis und Inzuchtdepression? - Inzuchtdepression: Durch Inzucht höherer Anteil homozygot besetzter Genloci --> negative rezessive Allele treten hervor --> Leistungsabfall und negatives Erscheinungsbild - Heterosis: Kreuzung zweier Inzuchtlinien --> einmaliger Leistungsanstieg, danach wieder Inzuchtdepression bis zur völligen Inzucht --> dann wieder Heterosis
• Was verstehen Sie unter "genetischer Verwundbarkeit"? Anfälligkeit von Genotypen für Krankheiten, da Genotyp nicht gegen alle Schadfaktoren resistent sein kann, kann sich bei einem hohen Marktanteil eines Genotyps potenziell eine Krankheit schnell und mit verheerender Wirkung verbreiten bzw. Missernten ergeben.
• Welche Faktoren führen zu einer Allelfrequenzänderung von Populationen? Migration, Selektion, Drift, Mutation
• Wie ist der Zusammenhang zwischen Zuchtwert, VA, und deren Beziehung zu a und d? Von welchen Größen ist der Zuchtwert abhängig? - Zuchtwert: Werte, die Individuum an Nachkommen weitergibt; wird über Addition der Alleleffekte bestimmt; Abhängig von den Allelfrequenzen p,q und den Größen a und d. - Werte a und d sind Wirkungen von einzelnen Genen auf den Phänotyp - a beschreibt die Variation vom theoretischen Mittelpunkt d - Wichtig weil Heterozygotie nicht durch die Leistung der Homozygoten vorhersagbar ist - d >a --> Überdominanz             d=a --> vollständige Dominanz         d=0 --> intermediäre Vererbung          a>d>0 --> Partielle Dominanz - Additiv Genetische Varianz VA = Varianz der Zuchtwerte
• Warum wird bei der Kopplung zwischen Attraktions – und Repulsionskopplung unterschieden? Je nach Kopplungsart ergeben sich für bestimmte Genotypen unterschiedliche Häufigkeiten. Wenn in der F1-Generation der Genotyp AaBb ist, dann kann die Elterngeneration AABB x aabb (also Attraktionskopplung) oder AAbb x aaBB (also Repulsionskopplung) sein   -                    AB        Ab         aB          ab AB/ab           (1-r)/2   r/2         r/2         (1-r)/2 Ab/aB           r/2         (1-r)/2   (1-r)/2   r/2
• Sind entlang der Chromosomen die Häufigkeiten für crossing-over und damit für eine Rekombination an allen Stellen gleich oder können Sie Gesetzmäßigkeiten etc. angeben? Chromosomensegmente, die weitestgehend homozygot sind, weisen weniger oder garkeine Rekombination auf. Heterozygote Chromosomensegmente haben eine größere Rekombinationswahrscheinlichkeit. Gene, die nah beieinander liegen, also gekoppelt sind, werden seltener rekombiniert. Im Centromer ist die Rekombinationshäufigkeit wesentlich geringer als im Telomer. Bisher gibt es nicht geklärte Hotspots mit besonders hoher Rekombinationshäufigkeit. Größere Chromosomen haben eine höhere Crossing over Wahrscheinlichkeit.
• Was verstehen Sie unter multipler Allelie und wie kann das Hardy-Weinberg Gleichgewicht der multiplen Allelie angepasst werden? Von multipler Allelie spricht man, wenn mehrere Allele eines Gens in einer Population vorhanden sind. Bei diploiden Organismen kann ein Individuum nur zwei Allele tragen, in der ganzen Population können aber viele Allele des gleichen Gens vorhanden sein. Beispiel Blutgruppen. Ein Mensch kann A0 haben aber allgemein gibt es A, B , 0 als Allele
• Wie kann man testen, ob bei einer reziproken Vererbung (Linie 1 * Linie 2 ungleich Linie 2 + Linie 1) eine cytoplasmatischer Effekt oder ein maternaler Effekt vorliegt? Mit einer rezibroken Kreuzung: Dieselbe F1 einmal mit Linie A als Mutter und einmal mit Linie B als Mutter --> AxB, BxA --> F1 und F2 untersuchen. - Cytoplasmatischer Effekt: Einfluss auf F1 und F2 --> immer das cytoplasma der Mutter  - Maternaler Effekt: nichtgenetischer Einfluss der Mutter auf den Phänotyp der Pflanze  Beispiel Raps
• Welche allgemeinen Zuchtziele können Sie definieren. Nennen Sie zwei konkrete Zuchtziele für eine Kulturart Ihrer Wahl! Wie erfüllen diese konkreten Ziele die übergeordneten allgemeinen Grundsätze (allgemeinen Zuchtziele)? 1. Senkung der spezifischen Produktionskosten (ökonomisch und ökologisch) --> Kostenführerschaft --> mehr Ertrag bei gleichem Aufwand oder gleicher Ertrag bei geringerem Aufwand --> Steigerung der Effizienz oder Qualität 2. Schaffung neuer Produkte (Innovationsführerschafft)
• Was verstehen Sie unter Transgression, was unter Heterosis? Worin unterscheidet sich die Transgression von der Heterosis? Transgression: Das erblich bedingte (positive oder negative) Überschreiten der Variabilitätsgrenzen in Bezug auf bestimmte Merkmale bei individuen der 2ten Tochtergeneration; 90 % aller durchgeführten Kreuzungen basieren auf diesem Prinzip. Kreuzung der besten Sorten und hoffen auf das beste Ergebnis. Die Extremsten (Homozygoten) sind die ertragreichsten. Unterschied Heterosis und Transgression: Bei Heterosis heterozygote; bei Transgression homozygote
• Bei fremdbefruchtenden Populationen im Hardy Weinberg Gleichgewicht kann für jede Allelfrequenz der Anteil Allele geschätzt werden, der sich im heterozygoten Zustand befindet: Angenommen Sie haben die Allelfrequenzen A: p=0,9 und a: p=0.1. Befinden sich mehr a-Allele im heterozygoten oder im homozygoten Zustand? 0,9 * 0,9 AA + 2*0,9*0,1Aa + 0,1 * 0,1 aa = 0,81AA + 0,18Aa+ 0,01 aa --> Mehr homozygote A, mehr heterozygote a
• Erklären Sie den Unterschied zwischen gametophytischer und sporophytischer Inkompatibilität! Sporophytisches System: Pollenkörner werden von der Narbe erkannt Gametophytisches System: Griffelgewebe verhindert Durchwachsen des Pollenschlauchs
• Welche allgemeinen Zuchtziele und welche hieraus abgeleiteten konkreten Zuchtziele verfolgen die Pflanzenzüchter? Geben Sie bei den konkreten Zuchtzielen Beispiele für drei konkrete Zuchtziele für eine Kulturart Ihrer Wahl. Ertragssteigerung, Nährstoffeffizienz, Krankheitsresistenz, Hitzetoleranz Bsp: Jungpflanzen bei Mais sehr anfällig gegenüber Stress
• Was verstehen Sie unter multipler Allelie und wie kann das Hardy-Weinberg Gesetz p2 A1A1 + 2pq A1A2 + q2 A2A2 bzw. (p + q)2 von zwei Allelen auf drei Allele erweitert werden? Normal HWG: (p+q)2 Mit multipler Allelie: (p+q+z)2 = p2(A1A2) + 2pq (A1A2) + 2pz (A1A3) + 2qz (A2A3) + q2 (A2A2)+ z2 (A3A3)
• In welchen Phasen der Entwicklung von Domestikation bis zu unseren heutigen Sorten fand ein großer Allelverlust statt? Welche Bedeutung haben in diesem Zusammenhang die Landsorten für die Züchtung? Ab dem Zeitpunkt an dem man aus Landsorten Kultursorten züchtete.  Flaschenhalseffekt  Und in der Domestikation vom Wildtyp zum Kulturtyp
• Was versteht man unter Drift und kann die Drift die Allelfrequenzen verändern? Unter Drift versteht man die zufällige Änderung der genetischen Diversität in kleinen Populationen  Ja dies führt zu einer Allelfrequenzänderung
• Nutzen a) Klonsorten (wie z.B. Kartoffel, Äpfel etc.) und b) Selbstbefruchtersorten (z.B. Liniensorten von Weizen oder Hafer) die Heterosis (ggf. auch nur teilweise)? a) Klonsorten: Ja b)Liniensorten: nein Populationssorten nur teilweise
• Was verstehen Sie unter Kopplung und wie können genetische Marker für eine Kopplungsanalyse verwendet werden? Unter Genkopplung versteht man, dass manche Gene Merkmale gemeinsam nach der dritten mendelschen Regel vererben. Eine Kopplungsanalyse ist ein Kartierungsverfahren für Gene. Dabei untersucht man von möglichst vielen genetischen Merkmalen eines Chromosoms, wie häufig sich diese bei Rekombinationsereignissen getrennt haben. Man nutzt zur Kartierung molekulare Marker wie z.B. SNP's 
• Die Weizensorten A und B unterscheiden sich an bestimmten D N A Stellen in ihren Basenpaaren! Mit welcher Methode können die Sortenunterschiede festgestellt werden? PCR und Gel-Elektrophorese (Sangermethode) --> Wegen SSP's können Abstände identifiziert werden und Weizensorten zugeordnet werden

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