Agrarforschung

Feststellung der Selbstbestäubungsrate bei Hybridsaatmais mittels Elektrophorese

Staatliche Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt Augustenberg
N. Leist                                      
Juli 1989 - Dezember 1993

Problemstellung

Für die Produktion von Hybridsaatmais werden sogenannte „mütterliche“ Inzuchtlinien als Pollenempfänger und „väterliche“ Inzuchtlinien als Pollenspender feldmäßig angebaut. Das hochwertige ertragsstarke Hybridsaatgut entsteht nur durch Vereinigung dieser beiden Linien. Dazu müssen die Fahnen (männlichen Endblüten) vor dem Stäuben von den mütterlichen Pflanzen entfernt werden, so daß nur Pollen der väterlichen Inzuchtlinie verfügbar sind.

Diese Entfahnung der mütterlichen Linien geschieht von Hand und zieht sich je nach Jahreswitterung bis zu 6 Wochen hin. Dabei ist das rechtzeitige Erkennen des Fahnenschiebens und die Schnelligkeit der Fahnenentwicklung je nach Sorte verschieden. Der Nachweis der korrekten Produktion von Hybridsaatgut bzw. des Anteils an Selbstbefruchtung war bislang nur über einen Nachkontrollanbau im nächsten Jahr möglich, so daß die Auswertung und die Ergebnisse über die Hybridqualität stets zu spät vorlagen.

Wegen der starken Ertragsminderung durch selbstbefruchtete Körner ist der Nachweis hochreinen Saatgutes ein entscheidender Wettbewerbsvorteil.

Ziel

Es sollte versucht werden, ob mittels der Elektrophorese der Vorratsproteine des Korns eine rasche, d.h. unmittelbar nach der Ernte - zuverlässige und kostengünstige Methode entwickelt werden kann, um die Qualität von Hybrid-Saatmais-Partien rechtzeitig vor der Saatgutanerkennung festzustellen. Dabei sollte insbesondere der Anteil an Selbstbefruchtungen sicher bestimmt werden können, aber auch der Anteil mit fremden Pollen befruchteter Körner; außerdem sollte eine Bestimmung der Maissorte am Korn ermöglicht werden. Damit sollte der amtlichen Saatgutprüfung eine Methode an die Hand gegeben werden, mit der in kurzer Zeit bei hoher Einzelkornzahl die genetische Qualität von Hybridsaatmais-Partien exakt beurteilt werden kann.

Untersuchungsmethode

Nachdem feststand, daß die Vorratsproteine von Umwelteinflüssen qualitativ nicht verändert werden, wurde die isoelektrische Fokussierung als erfolgversprechendste Methode für diese Fragestellung herangezogen.

Ergebnisse

1. Die isoelektrische Fokussierung (IEF) der alkohollöslichen Vorratsproteine (Zeine) erfolgte in ultradünnen Polyacrylamidgelen mit einem pH-Bereich von 2-9 als Doppelfokussierung mit der Schlußeinstellung von 35 mA bei 3000 V. Nach Fixierung, Färbung und Trocknung wurden die Gele versiegelt und konnten ausgewertet werden. Zugleich waren sie als Dauerpräparat konserviert.
   Die hohe Auflösung und Genauigkeit der Methode bedingt eine Empfindlichkeit gegenüber geringsten Versuchsstörungen. Dennoch gelang es, die Methode so zu stabilisieren, daß sie in verschiedenen Labors zu denselben Ergebnissen führte.
2. In den vier Jahren wurden mit dem RP Freiburg und der Universität Gießen über 200 Vergleichsuntersuchungen zwischen IEF, Feldkontrolle, Keimpflanzenanzucht und Isoenzym-Elektrophorese durchgeführt.
   Die Übereinstimmung der Ergebnisse war sehr hoch und statistisch abgesichert, so daß die IEF als Methode angenommen wurde.
3. Mit dieser Methode wurden 122 verschiedene Sorten von Hybridmais untersucht - sowohl Einweghybriden als auch Dreiweghybriden und Doppelhybriden. In allen Sorten fanden sich Markerbanden im väterlichen Proteinmuster, die den Kreuzungserfolg im Hybridmuster anzeigten.
   Für 5 % der Sorten mußte eine zweite Methode entwickelt werden, mit der mittels der Albumine dieselbe Bestimmung möglich war.
4. Bereits im ersten Projektjahr wurden etwa 300 Proben auf ihren Selbstbefruchtungsanteil, ihre Homogenität und ihre Sortenzugehörigkeit untersucht. Um bei einer Standardprobengröße von 200 Korn je Partie eine fristgerechte Untersuchung zu ermöglichen, mußte die Probenvorbereitung verbessert werden. Dies gelang durch die Entwicklung eines Kataskaptes, mit dessen Hilfe 200 Korn in 10 Minuten zu einer homogenen Einzelkorngrießprobe zerstoßen wurden.

Konsequenzen für die Praxis

1. Die Methode wurde auf dem Internationalen Kongreß der Internationalen Vereinigung für Saatgutprüfung (ISTA) 1995 - nach eingehenden Vergleichsuntersuchungen - als Vorschrift für die Echtheitsprüfung von Hybridmaissaatgut aufgenommen und ist seither verbindlich weltweit bei entsprechenden Untersuchungen anzuwenden - ein weiterer Schritt zur Einheitlichkeit in der Saatgutprüfung !
2. Der Nachkontrollanbau von Hybridmais in Baden-Württemberg ist durch die Elektrophorese insofern ersetzt, als alle hier erzeugten Partien mittels IEF geprüft werden und nur auffällige Proben - dafür aber mit hinreichend hoher Kornzahl - in den Nachkontrollanbau gestellt werden. Damit ist zudem eine stete weitere Ergebnisabgleichung auch bei neuen Sorten gewährleistet.
3. Da gezeigt werden konnte, daß die Untersuchungen auf Selbstbefruchtung bereits sechs Wochen nach der Blüte möglich sind, findet in der Praxis bereits eine Vorernteuntersuchung statt, auf Grund derer Ergebnisse minderwertiger Saatgutpartien vor der kostenintensiven Reinigung und Trocknung ausgeschlossen werden können.
4. Die Qualität des in Baden-Württemberg erzeugten Hybridsaatmaises hat sich dank der raschen und exakten Kontrolle in den vergangenen Jahren stetig verbessert, so daß sie nun im internationalen Vergleich mit an der Spitze liegt.
5. Mit der IEF ist eine Methode geschaffen, die es den Saatgutprüfstellen ermöglicht, den Züchtern, VO-Firmen, Landwirten und Saatgutkäufern in kürzester Zeit eine präzise Auskunft über die genetische Qualität - insbesondere die Selbstbefruchtungsrate - von Hybrid-Saatmaispartien zu liefern.

Literatur:

• Schlußbericht, August 1996
• N. N. 1996: Seed Science and Technology Vol. 24 Suppl.1; S 105-111

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