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Projektliste Forschungs- und Entwicklungsvorhaben

Pflanze - Pflanzenzüchtung

Projekt:

Selektion auf Methioninreichtum bei heimischen Leguminosen (Vicia faba, Pisum sativum und Lupinus angustifolius)

FKZ:

Laufzeit:

 
05OE024 01-04-2008 bis 31-12-2010 Dieses Projekt ist abgeschlossen.

Ausführende Stelle:

Johann Heinrich von Thünen Institut, Institut für Ökologischen Landbau, Trenthorst 32, 23847 Westerau Ansprechpartner: Dr. Hans Marten Paulsen Telefon: 04539/88800 Email: hans.paulsen@vti.bund.de

Kurzportrait:

In dem vorliegenden Vorhaben sollen erste Schritte unternommen werden, die Methioningehalte der heimischen Leguminosenarten Vicia faba, Pisum sativum und Lupinus angustifolius zu verbessern. Hierzu soll ein bei Sojabohnen bereits erfolgreich verlaufenes Verfahren der Selektion auf Methioninreichtum bei den genannten Leguminosenarten angewandt und etabliert werden. Zunächst soll die Variationsbreite der Aminosäurezusammensetzung von 50 Genotypen je Leguminosenart anhand von HPLC-Messungen erfasst werden. Im zweiten Schritt sollen Methoden entwickelt werden, mit denen eine frühzeitige Selektion auf methioninreiche Linien möglich ist. Hierzu gehört die Entwicklung eines phänotypischen Selektionsverfahrens und eines Labortestes für methioninreiche Genotypen. Im letzten Schritt werden die entwickelten Methoden angewandt, um gezielt aussichtsreiche Linien zu selektieren und zu vermehren. Somit wird die Grundlage für die weitere ökologische Vermehrung und Züchtung geschaffen. Die Ergebnisse der Arbeiten dienen dazu, der praktischen Pflanzenzüchtung Wege aufzuzei-gen, heimische Leguminosen gezielt auf den wertgebenden Inhaltsstoff Methionin zu selektieren und den Futterwert betriebseigener Futtermittel zu steigern.

Kurzfassung der Ergebnisse:

Im Projekt wurden phänotyische Selektionskriterien zur Identifizierung von Leguminosenpflanzen (Vicia faba, Pisum sativum und Lupinus angustifolius) mit methioninreichem Samen bzw. Samenprotein eingesetzt (nach Imsande 2001). Die Selektion erfolgte an Mx-Generationen EMS behandelter Pflanzen anhand des Chlorophyllgehaltes der Blätter und der Keimwurzellänge in einer Ethioninlösung (Et-Test). Der Methioningehalt der Samen sollte anhand der Schwefelgehalte eingestuft werden. Der im Projekt alternativ entwickelte bakterielle Schnelltest zur Messung der Methioningehalte im Samenprotein erreichte noch keine ausreichende Genauigkeit. Zwischen den Chlorophyllgehalten der Blätter und den Methionin- oder Schwefelgehalten in den Samen der Pflanzen konnte kein belastbarer Zusammenhang ermittelt werden. Im Et-Test konnten bei L. angustifolius im Mittel signifikant höhere relative Methioningehalte (g/16g N) in den Samen der selektierten Pflanzen gegenüber den Kontrollpflanzen festgestellt werden. Bei den übrigen untersuchten Pflanzenarten gelang dies nicht. Bei P. sativum lagen bei den im Et-Test als potentiell methioninreich selektierten Pflanzen bei hohen absoluten Methioningehalten (g/kg) gleichzeitig auch oft hohe S-Gehalte in den Samen vor. Die Methodik des Et-Tests wurde im Projekt erfolgreich entwickelt, jedoch ist die vorliegende Probenzahl für eine abschließende Bewertung der Methodik zu gering. Bei den Untersuchungen zur regulatorischen Funktion vom freiem, zellulären Methionin auf die Protein- und Genexpression der Pflanzen konnte eine Reduktion der allgemeinen Proteinexpression in Gegenwart von 1mM Methionin festgestellt werden. Ein Zusammenhang zwischen Methioningehalt und Chlorophyllbiosynthese konnte nicht bestätigt werden. Anhand der Aminosäurezusammensetzung in den Samen eines Leguminosensortiments (je Art 27-50 Sorten) konnte die aus der Literatur bekannte negative Korrelation zwischen Rohproteingehalt und relativem Methioningehalt bestätigt werden. Die Methioningehalte zeigten mit 12-22% (g/16gN) bzw. 16-24% (g/kg) positiver Abweichung vom Mittelwert eine hohe Variabilität des Merkmals. Die Züchtung von methioninreichen Körnerleguminosen erscheint bereits auf Basis der natürlichen Variabilität der Gehalte mit dem bestehenden Sortiment durchaus erfolgversprechend. Empfehlenswert wäre dazu eine breitangelegte Selektion von Einzelpflanzen aus bestehenden Sorten und Linien nach exakt bestimmten Aminosäuregehalten (z. B. NIR) im Samen.

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