Agrarforschung
Sortenidentifizierung bei verschiedenen Obstarten mit Hilfe des DNA-Fingerprinting

Prof. Dr. R. Stösser, Universität Hohenheim, Institut für Obst-, Gemüse- und Weinbau
1995-1997

Problemstellung

Bislang werden für die Sortenidentifizierung im Obstbau Methoden angewendet, die phänotypische Merkmale als Unterscheidungskriterien einsetzen.

Alle Merkmale, seien sie morphologischer, biochemischer oder physiologischer Art, unterliegen nicht vererbbaren Modifikationen, weshalb selbst Pflanzen mit völlig gleichem Erbgut (Klone) eine phänotypische Variabilität aufweisen. Sie sind deshalb für die genaue Sortenidentifizierung bei verschiedenen Obstarten nur bedingt einsetzbar.

Phänotypische Variabilitäten aber erschweren im Obstbau die Sortenidentifizierung. In vielen Fällen wird eine Sorte unter mehreren Namen geführt. Eine eindeutige Sortenidentifizierung ist jedoch grundlegend für eine erfolgreiche Resistenz-, Erhaltungs- und Neuzüchtung von Obstsorten.

Im besonderen ist die Sortenidentifizierung in Reiserschnittgärten oft schwierig, da aus phytosanitären Gründen die Blüten entfernt werden und somit keine Früchte zur Verfügung stehen, die ein wichtiges morphologisches Merkmal darstellen.

Die Vermehrung von nicht sortenechtem Material zeigt sich in der Praxis oft erst nach Jahren und verursacht somit hohe wirtschaftliche Schäden. Auch für den Sortenschutz hat die schnelle und eindeutige Sortenidentifizierung eine große Bedeutung.

Ziel

Das Verfahren, Obstsorten über das Vorkommen bestimmter Allo- und/oder Isoenzyme in Blättern zu identifizieren, erwies sich als unzureichend. Ein neueres Verfahren, nämlich die Untersuchung des Erbgutes (DNA) von Obstsorten, ist zum Zwecke ihrer Identifizierungen dagegen sehr zuverlässig, da die DNA den Genotyp der Pflanze darstellt und somit unabhängig von äußeren Einflußfaktoren auf die Genexpression den direkten Vergleich des genetischen Materials pflanzlicher Individuen zuläßt.

Untersuchungsmethode

Mit Hilfe des Verfahrens "DNA-Fingerprinting" können in einem Versuchsverlauf indirekt viele DNA-Sequenzunterschiede in den zu vergleichenden Genomen aufgedeckt und mittels dieser Polymorphismen die zugehörigen Obstsorten identi-fiziert werden.

Mittlerweile sind verschiedene, verwandte Techniken des Verfahrens DNA-Fingerprinting etabliert worden. Dazu zählt die in dieser Arbeit eingesetzte RAPD-Technik (Random Amplified Polymorphic DNA).

Bei der Verwendung der RAPD-Technik ist die Reproduzierbarkeit der RAPD-Fingerprints, die sich aus dieser Technik ergeben, nach wie vor ein Problem.

Viele Faktoren hatten auf die Reproduzierbarkeit der RAPD-Fingerprints Einfluß, weil absolut identische Versuchsbedingungen nicht strikt eingehalten werden konnten.

Um die Reproduzierbarkeit eines RAPD-Markers zu bestätigen, mußten daher zahlreiche Versuchswiederholungen durchgeführt werden.

Ergebnis

Durch die Strategie, nur diejenigen DNA-Fragmente als RAPD-Marker zu verwenden, die bestimmten Anforderungen standhielten, konnte das Problem der Reproduzierbarkeit gelöst werden.

Es bestand die Notwendigkeit, viele Primer zu untersuchen. Sind aber einmal diejenigen Primer bekannt, die auswertbare polymorphe RAPD-Marker hervorbringen, können alle Vorteile der Sortenidentifizierung mittels der RAPD-Technik ausgeschöpft werden:

Konsequenzen für die Praxis

Die Sortenidentifizierung kann bei hohem Probendurchsatz zügig mit geringem Materialverbrauch und technischem Aufwand durchgeführt werden.

Ein großer Vorteil der Methode ist, daß nur kleine Blattmengen erforderlich sind; so reichen ein bis zwei Blätter für die DNA-Extraktion aus.

Die Ergebnisse des Tests können in einen binären Code übertragen werden, so daß die Auswertung von fraglichen Sorten über ein Computerprogramm möglich ist. Allen Vorgehensweisen der Sortenidentifizierung ist gemeinsam, daß Sorten nur dann eindeutig identifiziert werden können, wenn die entsprechenden Sorten bereits untersucht worden sind. Eine Identifizierung von Typen und Mutanten einer Sorte war bisher noch nicht möglich. Die RAPD-Technik eignet sich aber hervorragend für die Sortenidentifizierungen bei verschiedenen Obstarten.

Literatur
Siehe Abschlußbericht

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