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Pflanzenzüchtung (Fach) / Klausurfragen (Lektion)

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• 1. Nennen Sie die Haupttätigkeiten eines Pflanzenzüchters. 1. Aufstellen eines Zuchtziels2. Schaffung von Variabilität (= genetische Varianz) v.a durch Kreuzung, weniger auch durchMutation3. Nutzung von Variabilität (= Selektion von Genotypen)
• 2. Welche allgemeinen Zuchtziele verfolgt ein Pflanzenzüchter? 1. Senkung der spezifischen Produktionskosten (ökonomisch & ökologisch):o mehr Ertrag bei gleichem Aufwand oder gleicher Ertrag bei geringerem Aufwando Steigerung der Effizienz oder der Qualität2. Schaffung neuer Produkte (Innovationsführerschaft)
• 3. Wie lange schätzen Sie die Zeitdauer von Aufstellung eines Zuchtziels bis zu Realisierung. Von welchen Bedingungen hängt diese Dauer ab? o wesentlich länger als bei vielen anderen Wirtschaftszweigeno annuelle Sorten: 7 bis 15 Jahre (z:B Getreide)o Obst-/Weinbau: 20 und mehr Jahreo Forst mehr als 30 Jahreo Abhängig von Pflanzenart, Entwicklungszyklus...
• 4. Welche Gefahr besteht bei der sog. Genetischen Verarmung bzw. Generosion? Generosion: Verlust von Genvarianteno Verlust von Sortenvielfalt  Verlust an Material für die Züchtung  keine weitere Verbesserungmehr möglicho Pflanzen sind genetisch verwundbar  können durch Epidemie befalleno Aber bisher keine bis leichte Anzeichen für Generosion
• 5. Welche Maßnahmen führen zu einer Erhöhung der genetischen Variabilität? o Kreuzung (Rekombination)o Mutation (natürliche oder künstlich durch Chemikalien und Strahlung)o Genetische Modifikation (artfremdes Gen in Pflanzengenom eingebracht)
• 6. Unterschiede Pflanzenzucht und Bau?  Pflanzenzucht: Wissenschaft, Kunst und wirtschaftliche Unternehmung zur Veränderung dergenetischen Konstitution der Pflanze zur besseren Anpassung an den Menschen Pflanzenbau: landwirtschaftliche Primärproduktion auf Acker und Grünland, Anbau von Nutzpflanzenals Nahrung, Futter, Rohstoffe und biogene Energieträger
• 50. Welche Möglichkeiten kennen Sie, ein Hybridsystem aufzubauen (Befruchtungsregulierung)? 1. Bilden von homozygoten Inzuchtlinien2. Kreuzung 2er homozygoter Inzuchtliniebei vegetativ vermehrten Arten: Heterosis vollständig genutzt, keine Grund zur Weiterarbeit Selbstbefruchter: kein Problem der gezielten Kreuzung, jedoch kaum Effekte der Heterosis Fremdbefruchter: großer HeterosiseffektMechanismen zur Kreuzung:o Handkreuzungen: männliche Sterilisation durch Herausziehen oder Abschneiden endständiger Rispenund Anpflanzen mit Vaterlinien  nur bei teurem Saatgut (Zier-und Gemüsepflanzen) oder Mais(einfach) sinnvollo Über Gametozide: chemische Substanzen, die zur männlichen Sterilität führeno Genetische Systeme: z.B. CMS-Systemo Selbstinkompatibilitätssystem (Selbstbefruchter)
• 51. Mit welchen Verfahren kann ein Pflanzenzüchter Hybriden im großen Maßstab produzieren (nur Nennung der Verfahren)? o Handkreuzungen: männliche Sterilisation durch Herausziehen oder Abschneiden endständiger Rispen und anpflanzen mit Vaterlinie o Über Gametozide: chemische Substanzen, die zur männlichen Sterilität führeno Genetische Systeme: z.B. CMS-Systemo Selbstinkompatibilitätssystem (Selbstbefruchter)o Gentechnische Verfahren
• 52. Welche Komponenten sind für ein CMS-Hybridsystem notwendig? o CMS= cytoplasmatisce-kerngenetische männliche Sterilitäto Kreuzung zwischen genetisch weit entfernten Populationen kann zu männlichen Sterilisation führeno Nötig: Maintainer (mitochondriale Gene, die männliche Sterilisation nach der Kreuzung bewirken)- inder Mutter der Hybridsorte, sterilitätsinduzierendes Cytoplasma und Restorer (hebt Sterilität wiederauf) –im Vater der Hybridsorte
• 53. Wie funktioniert ein Hybridsystem, welches auf dem Inkompatibilitätssystem basiert? o Kreuzung 2er selbstinkompatiblen Genotypen gibt immer Kreuzungssaatguto Danach überwinden der Selbstinkompatibilität durch Schock oder Stress zur Vermehrung desSaatgutes
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• 54. Von welcher Größe ist das Koppelungsphasenungleichgewicht D abhängig? Wie verändert es sich bei Panmixie (Fremdbefruchtung) bei freier Spaltung von Generation zu Generation? Gilt diese Beziehung hinsichtlich der Veränderung in gleicher Weise bei Selbstbefruchtern? o Kopplungsungleichgewicht: Populationen mit gekoppelten Genen erreichen nicht alle dasGleichgewichtAbhängig von Kopplung der Gene und der Rekombinationshäufigkeito Fremdbefruchter: nimmt um 0,5 zuo Selbstbefruchter: keine Veränderung
• 55. Was ist eine Transgression? das erblich bedingte (positive oder negative) Überschreiten der Variabilitätsgrenzen in Bezug auf bestimmteelterliche Merkmale bei Individuen der 2. Tochtergeneration
• 58. Was verstehen Sie unter "genetischer Verwundbarkeit"? = Generosion
• 1) Was unterscheidet die Pflanzenzüchtung vom Pflanzenbau? Die Pflanzenzucht ist die Wissenschaft, Kunst und wirtschaftliche Unternehmung, diegenetische Konstitution der Pflanze so zu verändern, dass sie an die Anforderungdes Menschen besserangepasst ist. Sie fördert somit den Pflanzenbau, den man alslandwirtschaftliche Primärproduktion auf Ackerland und Grünland bezeichnet
• 2) In wie weit hilft das Wissen um die Domestikation für die heutige Erweiterung der genetischen Diversität? Das Wissen über den Domestikationsursprung einer Kulturpflanze ist auch heutenoch von großem Interesse, denn dort finden sich immer auch die entsprechendenWildformen (die „Vorfahren“ unserer Kulturarten. Diese Wildformen dienen auchheute noch als Quelle für neue genetische Variationen, z.B. in derResistenzzüchtung. Somit lässt sich die genetische Diversität heute durch gezielteKreuzungen mit Wildformen erhöhen.
• 3) Welche Prinzipien sind für die Aufstellung von Zuchtzielen zu beachten? - Senkung der spezifischen Produktionskosten (ökon.+ökol.), mehr Ertrag beigleichem Aufwand, weniger Aufwand bei gleichem Etrag durch:- Ertragssteigerung- bessere Nährstoffeffiziens (weniger Kosten für Dünger)- Krankheits- und Schädlingsresistenz (weniger Kosten für PSM)- Hitze-/Dürre/FrosttoleranzZiel: Kostenführerschaft durch niedrigere Preise- Schaffung neuer Produkte, z.B. Melone ohne KernZiel: Innovationsführerschaft: höhere Preise
• 4) Welcher Schutzgedanke steht im Sortenschutzgesetz und welcher im Saatgutverkehrsgesetz im Vordergrund? Sortenschutzgesetz:Der Sortenschutz schützt das geistige Eigentum an Pflanzenzüchtungen. Es handeltsich um ein eigenständiges geistiges Eigentumsrecht bzw. geistiges Monopolrechtund nicht um ein Patent.Eine geschützte Sorte darf nur vom Sortenschutzinhaber gewerblich vertriebenwerden, allerdings bedarf es nicht seiner Zustimmung, wenn die geschützte Sorte zueiner Neuzüchtung verwendet wird (Züchterprivileg)Saatgutverkehrsgesetz:Soll den Saatgutverbraucher vor evtl. Betrügereien schützen und gewährleistet dieVersorgung der Landwirtschaft und des Gartenbaus mit qualitativ hochwertigemSaatgut
• 5) Welche biologischen Prozesse begründen die Unterschiede zwischen Pflanzen? - Mutationen (langfristig)o Chromosomenmutation (Veränderung in der Anordnung von Genen)o Genmutation (einzelne Base ist betroffen)o Genomutationen (Veränderung in Anzahl der Chromosomen)- sexuelle Rekombinationo zufällige Verteilung der Chromosomen bei Meioseo Crossing Over (Kopplung)o Verschmelzen von männl. und weibl. Gameten- Selektiono z.B. Befruchtungsregulierung
• 6) Welche Systeme gibt es bei der Pflanze zur Regulierung der Fremdbefruchtungsrate? - Diklinie (rein männl. oder weibl. Blüten)o Diözie (Zweihäusikeit): entweder Pflanzen mit nur männl. oder nurweibl. Blüten z.B. Hanf, Hopfen, Spargelo Monözie (Einhäusigkeit): männ. und weibl. Blüten auf derselbenPflanze, aber räuml. getrennt, z.B. Mais, Gurke, Kürbis - Hermaphroditie (zwittrige Blüte)o Herkomgamie: räuml. Trennung von weibl. und männl.Geschlechtsorganen innerhalb einer Blüte (Heterostylie, Distylie,Tristylie)o Dichogamie: männliche und weibliche Blüten blühen zu unterschiedl.Zeiten (Protandrie: Pollenkörner vor weibl. Organe fertig;Protogynie: Narbe befruchtungsfähig, bevor Pollen fertg)o Blütenöffnung (Cleistogamie: Blüte bleibt geschlossenSB,Chasmogamie: offene Abblüte SB+FB
• 7) Welches Verfahren zur Erzeugung genetischer Unterschiede ist das bedeutenste in der Pflanzenzüchtung? Sexuelle Rekombination: o zufällige Verteilung der Chromosomen bei Meioseo Crossing Over (Kopplung)Stückaustauscho Verschmelzen von männl. und weibl. Gameten
• 8) Was wird in der Populationsgenetik beschrieben? Die Populationsgenetik beschreibt die Prozesse innerhalb und zwischenPopulationen. Damit rückt das Zusammenwirken von Einzelpflanzen in Abhängigkeitvom Paarungssystem und weiteren Einflussfaktoren in den Vordergrund
• 9) Wie beeinflusst die Selbstbefruchtung den Heterozygotiegrad? Die SB beeinflusst den Grad der heterozygotie negativ, er nimmt mit jederGeneration um die Hälfte abModell: 2 Allele, 1 Genort: A,aF1: Aa
• Welche Gameten können gebildet werden, und zu welchen Häufigkeiten? 4AA+2(1AA+2Aa+1aa)+4aa 4 Nachkommen/Pflanze (jedes Indiv. Gleich vieleNachk.)=6AA+4Aa+6aa /:2=3AA+2Aa+3aaF4: 12AA+2(1AA+2Aa+1aa)+12aa=7AA+2Aa+7aa mit jeder Generation nimmt der Anteil der heterozygot besetzten Loci um dieHälfte abSelbstbefruchtung ist die stärkste Form der Inzucht
• Inzuchtkoeffizient: Ft: H0 – Ht/H0 t=in Generation t Heterozygotieniveau in nicht ingezüchteter Ausgangspopulation Heterozygotie in Generation t 0-1 F7/F8 wird in der Züchtung dann als homozygot bezeichnet c
• 10) Welche Bedingungen müssen erfüllt sein, damit das HWB gilt? - keine Allelfrequenzänderung durch Migration, Selektion oder Gendrift- Zufallspaarung (Panmixiejeder mit jedem möglich)
• 11) Ändert sich die Allelfrequenz bei einer Änderung des Paarungssystems? Nein, eine Änderung im Paarungssystem verändert nur die Genotypenfrequenz. Eskann z.B. zu einer Zunahme der Homozygotie kommen, ohne das die Allelfrequenzgeändert wird
• 12) Was ist der Unterschied zwischen Quantitativer Genetik und Populationsgenetik? Die Populationsgenetik beschreibt die Prozesse innerhalb und zwischenPopulationen in Abhängigkeit von den relevanten Einflussgrößen, während in derQuantitativen Genetik berücksichtigt wird, das die betrachteten Gene und Allele sichauf quantitative Merkmale auswirken.Quantitative Merkmale:Einzelne Merkmalsklassen sind nicht mehr voneinander unterscheidbar, mehrereGenloci beeinflussen Merkmal, z.B. Flächenertrag
• 13) Warum wird dem Zuchtwert von homozygoten Genotypen ein Dominanzeffekt zugeordnet? ?
• 14) Welche Größen (p,q,a,d) beeinflussen die additiv genetische Varianz, welche die Dominanzvarianz? - Additiv genetische Varianz (VA): Varianz der Zuchtwerte= 2pq[a+d(q-p)]2 = 2pqα2beeinflusst durch Allelfrequenzen p und q, und den Größen a und d(Dominanzeffekt einer Allelkombination)- Dominanzvarianz VD:= (2pqd)2beeinflusst durch Allelfrequenz pund q, sowie d
• 15) Welche Maßnahmen kann der Züchter ergreifen, um den Anteil der nutzbaren Additiv Genetischen Varianz zu erhöhen? Pedigree-Methode oder Ramsch-Methode???
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• 16) Was ist Heterosis und wie kann sie begründet warden? Leistungsüberlegenheit einer heterozygoten F1-Nachkommenschaft über dasMittel ihrer homozygoten (Inzucht-) Eltern; verstärkt angewendet in derHybridzüchtung. Grafik
• 16) Was ist Heterosis und wie kann sie begründet warden? Heterosishypothesen:1) Dominanzhypothese:die ungünstigen Allele kommen in heterozygoten Individuen nicht zurAusprägung (aa, nicht in Aa wegen Dominanz von A)2) Überdominanzhypothese:An vielen der beteiligten Genorten herrscht Überdominanz, d.h. der Wer von dist größer als a, damit sind die Heterozygoten in ihrer Leistungsfähigkeitbesser als ihre Eltern3) Epistasiehypothese: Wechselwirkung von Genloci (multiplikativesZusammenwirken)
• 17) Welche Faktoren beeinflussen den Selektionserfolg? R=c* i*h*√VarGBeeinflussung durch:- i: Selektionsintensität- h: Wurzel der Heritabilität- √VarG: Wurzel der genetischen Varianz- c: Elternkontrolle (nur im Buch)
• 18) Wie kann die Heritabilität erhöht werden? Heritabilität h2= VG/VP = VGVG + VGxU + VFehler
• 18) Wie kann die Heritabilität erhöht werden? Heritabilität h2= VG/VP = VGVG + VGxU + VFehler genetische Varianz wird nicht verändert, sondern der Fehler, indem man dieWiederholungen erhöht:VMittel = VFehler/rr=Anzahl Wiederholungen runendlich Varianz=0Viele Wiederholungen an vielen Standorten verändert die Phyotypvarianz undsomit die HeritabilitätHeritabilität schwankt in Pflanzenzucht zwischen 0 und 11 wenn Fehler gleich 0Heritabilität in Ertrag ca. 0,1
• 19) Wie kann man die genetische Varianz (√VarG) verändern? über die Auswahl der Eltern, die z.B. sehr verschieden sein können,Bsp.:hoher Ertrag bei beiden, aber Mutter hat hohes TKG, Vater viele Körner/Ähre
• 20) Unter welchen Voraussetzungen ist eine indirekte Selektion erfolgreicher als eine direkte Selektion indirekte Selektion: ein schwer messbares Zielmerkmal wird mit Hilfe eines ggf.leichter zu messenden Hilfsmerkmal selektiert:R=c2*i2*h2*r*√VarG2 steht immer für Hilfmerkmalr: genetische Korrelation zwischen Zielmerkmal und Hilfsmerkmalwenn der Selektionserfolg höher ist als bei einer direkten Selektion- z.B. wenn bei der Erfassung des Zielmerkmals die Blüte schon abgeschlossenist, alternative Selektionsverfahren aber schon weit vor der Blüte dieSelektionsentscheidung bringen, ist c nur noch 0,5. und bei einem indirektenMerkmal c2=1. In diesem Fall besser indirekte Selektion- Prüfaufwand für Zielmerkmal bei direkter Selektion größer als bei indirekterSelektion, deshalb Selektionsintensität bei ind. Selektion höher (i2)- bei gleichem c und i Verhältnis der Selektionserfolge:wenn r*h2 > h
• 21) Unter welchen Bedingungen erhöht die Information von genetischen Markern den Selektionserfolg? ?
• 22) Welche transgen erzeugten Eigenschaften dominieren zur Zeit den Anbau? - Herbizidresistenz- Insektenresistenzzur Zeit ca. 99% der Anbaufläche
• 23) Was sind genetische Marker und welche Einsatzgebiete haben sie? ?
• 24) Welchen Vorteil bieten Doppel-Haploide - vollständig homozygote Pflanzen, die ansonsten nur nach zahlreichenSelbstungen entstehen können- Einsatz in Hybridzüchtung
• 25) Welche Anwendungsgebiete bestehen für die Gewebekultur? - Mikrovermehrung- Meristemkultur zur Erzeugung von virusfreiem Pflanzenmaterial- Konservierung von vegetativen Pflanzenmaterial- Produktion von haploiden und doppelthaploiden Pflanzen (z.B. m. Cholchizin)- Embryo-Rescur Techniken zur Produktion von Nachkommenschaften aus„weiteren“ Kreuzungen- In-Vitro-Selektion und Produktion somaklonaler Variation- Zellfusion (DH-Linien)- Regeneration von transgenen Zellen)
• 26) Welche Sortenkategorien kennen sie? - Hybridsorten- Klonsorten- Liniensorten- Populationssorten
• 27) Beschreiben sie die Grundprinzipien der Hybrid-, Klon-, Linien- und Populationszüchtung Linienzüchtung: Kreuzung zweier Eltern, meist Inzuchtlinien, die hochgradighomozygot sind.F1: vollständig heterozygotF2: Aufspaltung in versch. GenotypenPopulation wird in weiterer Generationsfolge wieder hochgradig homozygotbei SelbstbefruchternPopulationszüchtung:Populationen, die sich im HWG befinden, hohes Maß an Heterogenität undHeterozygotiebei FremdbefruchternHybridzüchtungvollständige Nutzung der Heterosis durch Kreuzung zweier Inzuchtlinien, F1-Generation nicht mehr vollst. heterozygot, deshalb LeistungsabfallKlonzüchtungNutzung bei vegetativ vermehrbaren Arten, d.h alle genetischen Unterschiedekönnen in der Selektion genutzt werden
• 28) In welchen Sortenkategorien wird die Additiv Genetische Varianz und in welchen die Dominanzvarianz genutzt (Nutzung beider Komponenten möglich)? ?
• 29) In welchen Sortenkategorien wird Heterosis genutzt? - Klonsorten- Hybridsorten- PopulationssortenLiniensorten nicht wegen Selbstbefruchtung
• 30) Was ist ein Allel? gleiche (homozygote) oder unterschiedliche (heterozygote) Zustandsform einesGens, die in homologen Chromosomen den gleichen Platz einnehmen
• 31) Nennen sie das Ziel der Pflanzenzüchtung Schaffung von Sorten, die unter den jeweils gegebenen Umweltbedingungen undAnbaubedingungen hohe und stabile Erträge mit der jeweils geforderten Qualität desErnteprodukts erbringen
• 32) Was sind die 3 Hauptbetätigungsfelder des Pflanzenzüchters? - Aufstellung eines Zuchtziels- Schaffung von Variabilitäten- Nutzung der Variabilitäten
• 33) Definieren sie den Begriff „Sorte“ Gruppe von Pflanzen einer Art, die sich sehr ähnlich sind und die man von anderenPflanzen der gleichen Art unterscheiden kann

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