Genetische Adaption an lokale, ökologische Anbaubedingungen: Vergleich zwischen ‚bester’ reiner Linie und genetisch breiter Population am Beispiel Sommer- und Winterackerbohne

摘要

Die Fababohne (Vicia faba L.) ist als Körnerleguminose eine ‘low input’-Frucht, die gut zur ökologischen Landwirtschaft passt und die dem ökologischen Anbausystem eine Reihe von Vorteilen gibt (z.B. ‚break crop’, positive N-Bilanz, Unkraut-Unterdrückung). Der Einsatz von Chemikalien in der konventionellen Landwirtschaft mildert dort teilweise die Auswirkungen von Umweltschwankungen auf die Feldfrucht. In der ökologischen Landwirtschaft ist es sehr wichtig, genetische Variation zu nutzen als Mittel, um mit den agro-ökologischen und umweltbedingten Schwankungen umzugehen, um das Risiko eines Anbau-Misserfolges zu vermindern. Deswegen benötigt die ökologische Landwirtschaft Sorten, die besonders an die ökologischen Bedingungen angepasst sind. udDie hauptsächlichen Ziele dieser Studie waren: (1) lokal angepasste Ackerbohnen-Sorten für einige ökologische Bauernhöfe in Deutschland zu entwickeln, und dazu den partizipativen Ansatz zu wählen, (2) eine lokale mit der üblichen, überregionalen Pflanzenzüchtung zu vergleichen, und Inzuchtlinien mit synthetischen Sorten als Sortentyp für die ökologische Landwirtschaft zu vergleichen, (3) die Wirkung von Heterogenität des Inzuchtstatus und der Wuchshöhe auf die Konkurrenz zwischen Fababohnen-Genotypen abzuschätzen und schließlich (4) die Konkurrenzkraft zwischen Unkraut und Ackerbohnen-Genotypen zu prüfen, wenn die Bohnen sich in ihrer Heterozygotie, Heterogenität und Wuchshöhe kontrastierend unterscheiden.udFür das erste Ziel wurden 49 Sommerbohnen-Genotypen und 56 Winterbohnen-Genotypen mit unterschiedlicher genotypischer Struktur (hoch und niedrig heterozygot bzw. heterogen) in Feldversuchen über vier ökologische Standorte und einen konventionellen Standort in Deutschland über die Jahre 2004, 2005 und 2006 geprüft. Das Material umfasste sowohl bei Winterbohnen als auch bei Sommerbohnen 18 Inzuchtlinien, ihre 18 Polycross-Nachkommenschaften, Polycross-Nachkommenschafts-Mischungen, Inzuchtlinien-Mischungen, eine F1-Hybriden-Mischung (Sommerbohnen) und Kontroll-Genotypen. Der Ertrag von synthetischen Sorten wurde aus dem Ertrag von Inzuchtlinien und ihren Polycross-Nachkommenschaften vorhergesagt. Für das zweite Ziel wurden die Resultate der genotypischen Leistung von Inzuchtlinien und Polycross-Nachkommenschaften von Sommerbohnen-Genotypen über diese fünf Orte und diese drei Jahre betrachtet. Für das dritte Ziel wurde ein Experiment über drei Jahre (2004, 2005, 2006) an einem Ort durchgeführt, wo geprüft wurden: eine hochwüchsige Hybride, eine hochwüchsige Hybriden-Mischung, eine kurze Hybriden-Mischen, eine hoch- und eine kurzwüchsige Inzuchtlinie, dieses in allen möglichen Zwei-Komponenten-Kombinationen des Typs „Linie plus Hybride“ und „Linie plus Linie“. Für jede Kombination wurde eine Serie von fünf Mischungs-Anteilen der je zwei Komponenten aufgestellt. Effekte aufgrund von Konkurrenz zwischen den Komponenten wurden auf der Ebene der Parzellen und auf der Ebene der einzelnen Komponenten erfasst. Was das vierte Ziel betrifft, so wurde ein Satz von 24 Genotypen, der aus verschiedenen genotypischen Strukturen zusammengesetzt wurde (acht Inzuchtlinien, acht Polycross-Nachkommenschaften, zwei Inzuchtlinien-Mischungen, zwei F1-Hybriden-Mischungen, vier Kontroll-Genotypen) unter zwei Behandlungen geprüft: mit Unkraut und ohne Unkraut. Die Konkurrenzkraft dieser Fababohnen-Genotypen gegenüber dem Unkraut wurden mit dem Modell-Unkraut Camelina sativa in zwei Orten in den Jahren 2005 und 2006 geprüft.udDie Resultate dieser Versuche zeigten, dass die Kriterien der Landwirte bei der züchterischen Auslese stark durch die biotischen und abiotischen Bedingungen beeinflusst war, denen die Ackerfrucht an dem jeweiligen Ort ausgesetzt war. Der Ertrag bildete für alle Partner ein wichtiges Merkmal für die Einschätzung der Genotypen. Unerwarteterweise wurden anscheinend eher homogene Genotypen als heterogene Genotypen von den Landwirten wertgeschätzt. Aufgrund der großen Genotyp x Orts-Interaktionen der ökologischen Anbauorte versprach eine lokale Züchtung höhere Selektionsgewinne und wäre offensichtlich effizienter als die überregionale Züchtung. Trotz der großen Varianz zwischen Inzuchtlinien, die einer lokalen Züchtung zur Verfügung steht und die einen hohen Auslesegewinn erlaubt, waren die Synthetiks mit dem höchsten Ertrag in beiden Züchtungsstrategien aufgrund ihrer partiell genutzten Heterosis den Linien mit dem höchsten Ertrag überlegen. Durch ihre Heterogenität und Heterozygotie haben synthetische Sorten den Vorteil, an einem gegebenen Anbauort über die Jahre stabiler und auch anpassungsfähig zu sein. Außerdem zeigte sich klar, dass Heterogenität für den Inzuchtstatut, eine Eigentümlichkeit von Fababohnen-Synthetiks, ein Vorteil ist und zu einer Erhöhung der Ertragsleistung führt. Heterogenität der Wuchshöhe im Fall von Inzuchtlinien wurde nicht als Vorteil für die Ertragsleistung gefunden. Mit der Heterozygotie der Genotypen stieg die Konkurrenzkraft gegenüber Unkräutern, was durch die Hybriden-Mischungen gezeigt wurde, die die höchste Konkurrenzkraft hatten, wohingegen Inzuchtlinien am konkurrenzschwächsten waren. Es wurde innerhalb einer genotypischen Struktur (z.B. innerhalb der Gruppe der Inzuchtlinien) keine Korrelation zwischen der Ertragsleistung von Genotypen und ihrer Konkurrenz-Reaktion gefunden. Die Konkurrenzkraft gegen Unkräuter wurde durch frühe Blüte, hohen Wuchs und hohe Heterozygotie verbessert, obwohl einige Inzuchtlinien gefunden wurden, die gegen den Unkrautstress ebenso konkurrenzkräftig waren wie die teilweise heterozygoten und heterogenen Polycross-Nachkommenschaften und Kontroll-Genotypen.udDennoch, über all die verschiedenen Aspekte dieser Studie erschien generell Heterozygotie und Heterogenität als notwendiges Charakteristikum einer Sorte, um zu den Bedingungen und Auflagen der ökologischen Landwirtschaft zu passen. Somit scheint die synthetische Sorte der angemessene Sortentyp zu sein, der den Erfordernissen der ökologischen Landwirtschaft entspricht.