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dc.contributor.advisor Becker, Heiko C. Prof. Dr. de
dc.contributor.author Zanklan, Ahissou Séraphin de
dc.date.accessioned 2003-12-02T14:40:31Z de
dc.date.accessioned 2013-01-18T10:09:51Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:51:00Z de
dc.date.issued 2003-12-02 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AB60-4 de
dc.description.abstract Die Yambohne (Pachyrhizus spp.) ist eine Knollenleguminose, die fast ausschließlich als Gemüsekultur genutzt wird. In der Gattung werden drei Kulturarten unterschieden: Amazonas-Yambohne (P. tuberosus), Mexikanische Yambohne (P. erosus) und die Anden-Yambohne (p. ahipa). Innerhalb von P. tuberosus werden weiterhin drei Gruppen unterschieden: die Ashipa und Jíquima Gruppen mit niedrigem Trockensubstanzgehalt der Knollen (unter 20 %) und die Chuin Gruppe mit hohem Trockensubstanzgehalt (über 30%) der Knollen. Im Gegensatz zu allen anderen Formenkreisen der Yambohne, die aufgrund ihres hohen Wassergehaltes roh konsumiert werden, werden Chuin-Typen wie Maniok genutzt. Die Yambohne wird heutzutage in Mittel- (P. erosus) und Südamerika (P. tuberosus, p. ahipa) sowie in nahezu allen Ländern Südostasien (P. erosus) angebaut, allerdings meist lokal auf kleinen Flächen. Ein kommerzieller Anbau auf großen Flächen ist aus Mexiko, den Philippinen und Indonesien bekannt. Diese Studie wurde in Benin / Westafrika durchgeführt um die Möglichkeit für die Einführung der Yambohne als proteinreiche Knollenfrucht zu prüfen.Bis vor kurzem wurde die Yambohne züchterisch kaum bearbeitet. Die weite öko-geographische Verbreitung, Stickstofffixierung, leichte Kreuzbarkeit der Arten, Vermehrung über Samen und die Nutzbarkeit als proteinreiche Knollenfrucht lassen den Schluss zu, dass eine Weiterentwicklung dieser vernachlässigten Kulturpflanze sehr erfolgreich sein könnte. Für diese Hypothese sind jedoch genauere und vor allem vergleichbare agronomische Studien des Yambohnen-Genpools erforderlich mit dem Ziel das Ertragspotential, die Variation der wichtigsten agronomischen Merkmale und die genetische Diversität im Yambohnen-Genpool zu schätzen. Hierzu wurden in der vorliegenden Arbeit 34 Akzessionen der Arten P. tuberosus, P. erosus und p. ahipa aus den wichtigsten Anbaugebieten der Yam-Bohne an zwei Standorten in Benin / Westafrika im Jahr 2001/2002 angebaut und 31 agronomische Merkmale und 40 morphologische Merkmale wurden erfasst. In der Anbaupraxis erfolgt ein Entfernen der Blütenstände zur Steigerung der Knollenerträge, da die Samen der Yambohne aufgrund des hohen Rotenongehalts (ca. 1% des Samengewichts) nicht genutzt werden. Aus diesem Grund erfolgte die Erfassung der wichtigsten agronomischen Merkmale: Knollenfrischmasseertrag, Knollentrockenmasseertrag, Biomasse, Trockenmasse der Knolle, Harvest-Index für den Knollenertrag sowie die Schädigung der Knolle durch Nematoden, Insekten und Pilzen in den zwei Behandlungsstufen mit ("pruning") und ohne Entfernen der Blütenstände ("no-pruning"). Ziele der vorliegenden Arbeit waren: (i) die Evaluierung des agronomischen Potentials der verschiedenen Akzessionen und die Analyse der Auswirkung des "Pruning" auf den Ertrag, (ii) die Diversitätsschätzung innerhalb und zwischen den drei Arten aufgrund agronomischer und morphologischer Merkmale mit Hilfe multivariater Statistik, (iii) die Untersuchung der Möglichkeit der Anwendung der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur Diversitätsschätzung.Signifikante Unterschiede zwischen Standorten, Akzessionen und Arten wurden für die meisten Merkmale beobachtet. Bei "no pruning" variierte das Populationsmittel der Landrassen für den Knollenfrischmasseertrag zwischen 12,4 t ha-1 bei p. ahipa und 23,4 t ha-1 bei P. erosus. Der Samenertrag variierte zwischen 1,5 und 2,9 t ha-1 bei P. tuberosus, 3,5 und 4,6 t ha-1 bei P. erosus und zwischen 2,6 und 2,7 t ha-1 bei p. ahipa. Mit "Pruning" wurde der Knollenfrischmasseertrag um 48 % bei P. tuberosus, 91 % bei P. erosus und 61 % bei p. ahipa gesteigert, wobei gleichzeitig der Knollentrocken-masseertrag um 58 % bei P. tuberosus, 100 % bei P. erosus und 66 % bei p. ahipa zunahm. Die Chuin-Typen zeigten einen hohen Knollentrocken-massegehalt (ungefähr 30 % der Knollenfrischmasse). Akzessionen mit Frühreife wurden innerhalb von p. ahipa identifiziert und Akzessionen mit hohem Knollenertrag und hohem Samenertrag bei P. erosus, wobei in dieser Art zwei Akzessionen auffielen, die am Standort mit Trockenstress nur eine geringe Reduktion des Knollen- und Samenertrags zeigten. In allen drei Arten wurde eine hoch signifikante genetische Variation für Knollenfrischmasse-ertrag und Knollentrockenmasseertrag festgestellt.Die Schätzung der Diversität im Yambohnen Genpool erfolgte mit multivariater Statistik (Hauptkomponenten und Clusteranalysen) anhand von 71 morpho-agronomischen Merkmalen. Die Hauptkomponenanalyse zeigte, dass mit den ersten beiden Hauptkomponenten 62% der Gesamtvariation aller Merkmale erklärt werden konnten. Drei klar getrennte Gruppen konnten mit der Hauptkomponentenanalyse sowie der Clusteranalyse festgestellt werden, die den drei Arten p. ahipa, P. erosus und P. tuberosus entsprechen. Die P. tuberosus Akzession TC118 wurde aufgrund des niedrigen Knollenfrischmasseertrags, Knollentrockenmassegehalts und Samenertrags in einer isolierten Gruppe eingestuft. Keine Beziehung wurde zwischen geographischem Ursprung und Diversität beobachtet.Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) ist heute ein wichtiges Hilfsmittel für die Qualitätsevaluierung von Kulturarten geworden. In der vorliegenden Studie wurde NIRS verwendet um die Diversität im Genpool einer Kulturpflanzengruppe zu schätzen. Die spektralen Daten von intakten (nicht zermahlenen) Samenproben der Akzessionen wurden hierzu als Merkmale betrachtet und mit einer Hauptkomponenten- und Clusteranalysen verrechnet. Die Clusteranalyse zeigte klare Gruppen innerhalb der Arten und häufig eine Fusionierung von Akzessionen entsprechend denen der Clusteranalyse auf Basis morphologisch-agronomischer Daten. Allerdings konnte auf höheren Fusionierungsstufen lediglich P.ersous und p. ahipa von einander getrennt werden. Eine klare Trennung aller drei Arten war nicht möglich.Die Arbeit zeigt das Potential der Yam-Bohne für ihre Einführung in Benin und West Afrika. Akzessionen mit dem höchsten Knollenfrischmasseertrag wurden innerhalb von P. erosus gefunden. Bei allen drei Arten traten Akzessionen mit hohem Knollentrockenmasseertrag auf und Akzessionen mit Frühreife wurden bei p. ahipa gefunden. Multivariate Analysen konnten zeigen, dass es eine große genetische Variabilität zwischen und innerhalb der drei Arten gibt. Die Variabilität innerhalb von P. tuberosus ist auch groß, da Akzessionen der Chuin Gruppe sich von der Akzession der Ashipa Gruppe unterscheiden. Da interspezifische Hybridisierungen zwischen allen drei Arten möglich sind, kann die gesamte genetische Variabilität innerhalb von Pachyrhizus züchterisch genutzt werden. Einige Landrassen der Yam-Bohne sind bereits jetzt für die Einführung in Benin und in Westafrika im allgemein attraktiv. Eine züchterische Bearbeitung der Yambohne in kleinem Maßstab sollte zu deutlichen Zuchtfortschritten führen - die erforderlichen Kreuzungseltern für ein solches Programm konnten in dieser Arbeit identifiziert werden. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyrdiss.htm de
dc.title Agronomic performance and genetic diversity of the root crop yam bean (Pachyrhizus spp.) under West African conditions de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Agronomische Leistung und genetische Diversität der Wurzelfrüchte Yambohne (Pachyrhizus spp.) unter westafrikanichen Bedingungen de
dc.contributor.referee Becker, Heiko C. Prof. Dr. de
dc.date.examination 2003-07-17 de
dc.subject.dnb 000 Allgemeines de
dc.subject.dnb Wissenschaft de
dc.description.abstracteng The yam bean (Pachyrhizus spp.) is a legume root crop usually known as a vegetable crop. Three cultivated species are distinguished: Amazonian yam bean (P. tuberosus), Mexican yam bean (P. erosus) and Andean yam bean (p. ahipa). Within P. tuberosus there are three distinct cultivar groups: the Ashipa and the Jíquima cultivar groups with low dry matter content of the tubers (below 20%) and the Chuin cultivar group with high dry matter content (above 30%) of the tubers. The Chuin cultivar group is used like cassava. The yam bean is nowadays cultivated in Central and South America as well as in South East Asia. Cultivation on large scale for selling is only known in Mexico, Philippines and in Indonesia. The crop is established by seeds, but only the tubers are consumed due to the high rotenone content of the seeds (about 1% of seed weight). Therefore, often the flowers are removed to increase the tuber yield. Until recently very little breeding work had been carried out on thisgenus, and levels of genetic diversity and interspecific relationships within the genus are not well understood. This study was conducted in Benin (West Africa) to investigate the possibility to grow the yam bean in West Africa for its introduction into the farming systems of this region as a new tuber crop rich in protein. Thirty four accessions from the three cultivated species (P. tuberosus, P. erosus and p. ahipa) and ecologically diverse origins were tested in a field trial at two locations in Benin during 2001/2002 and 31 agronomic and 40 morphological traits were recorded. The objectives were: (i) to evaluate the agronomic potential of the accessions and to investigate the effect of reproductive pruning (removing all flowers of the plants) on yield, (ii) to assess the genetic diversity within and between the yam bean species using multivariate statistics of morpho-agronomic traits, (iii) to examine the possibility to assess the genetic diversity with the help of Near Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS).For the evaluation of the agronomic potential, 31 agronomic traits were recorded at both locations. Significant differences were observed among locations, accessions and species for most of the characters. Without reproductive pruning, the mean of tuber fresh matter yield ranged from 12.4 t ha-1 in p. ahipa to 23.4 t ha-1 in P. erosus. Seed yield ranged from 1.5 to 2.9 t ha-1, 3.5 to 4.6 t ha-1 and 2.6 to 2.7 t ha-1 for P. tuberosus, P. erosus and p. ahipa, respectively. Reproductive pruning resulted in an increase of 48, 91 and 61% of the tuber fresh matter yield in P. tuberosus, P. erosus and p. ahipa, respectively. The tuber dry matter yield increased at the same time by 58, 100 and 66% in P. tuberosus, P. erosus and p. ahipa, respectively. The Chuin cultivar group of P. tuberosus showed a high tuber dry matter content (about 30%). Accessions with genes of interest to improve earliness (early maturity) have been identified within p. ahipa. Accessions with high tuber yield as well as high seed yield have been identified in P. erosus. In this species, two accessions were found to have a high tuber yield under both environmental conditions. In all three species high genetic variation was observed for tuber fresh matter and tuber dry matter yields.Multivariate analyses (Principal component analysis and cluster analysis) of 71 morpho-agronomic characters were used to assess the genetic diversity in the yam bean germplasm. Principal component analysis indicated that the variance accumulated by the first two components for morphological and agronomic data was 62.1%. Three large groups of accessions were formed in the principal component analysis as well as in the cluster analysis. The groups consist of p. ahipa, P. erosus and P. tuberosus accessions, respectively. Accession TC118 of P. tuberosus (Ashipa cultivar group) was classified as an isolated group due mainly to its low tuber fresh matter yield, tuber dry matter content and seed yield. No relationship between geographic origin and pattern of diversity was observed.Near Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS) has the potential to analyse the physical and chemical composition of seeds and in this study was applied to compare and analyse the patterns of variation of the three different species of yam bean. Multivariate statistical techniques, including PCA and cluster analysis, were used to compare the spectral data from the seed samples of the accessions of yam bean. Cluster analysis showed often similarity between accessions within the species, but no complete separation between the species was observed.The study showed the potential of Pachyrhizus spp. for its introduction into the farming systems of Benin and of West Africa in general. Accessions with high tuber yield were observed within P. erosus and accessions with high dry matter content of tubers and earliness in maturity were found in P. tuberosus and p. ahipa, respectively. Interspecific hybridizations are possible between these species. Multivariate analyses have shown that there is a great amount of genetic variability between the three cultivated species and also within P. tuberosus because accessions belonging to the Chuin cultivar group differed significantly from the accession of the Ashipa cultivar group. de
dc.contributor.coReferee Pawelzik, Elke Prof. Dr. de
dc.contributor.thirdReferee Märländer, Bernward Prof. Dr. de
dc.subject.topic Agricultural Sciences de
dc.subject.ger Agronomische Leistung de
dc.subject.ger genetische Diversität de
dc.subject.ger NIRS de
dc.subject.ger P. ahipa de
dc.subject.ger P. erosus de
dc.subject.ger P. tuberosus de
dc.subject.ger Westafrika de
dc.subject.ger Wurzelfrüchte de
dc.subject.ger Yambohne de
dc.subject.eng Agronomic performance de
dc.subject.eng genetic diversity de
dc.subject.eng NIRS de
dc.subject.eng P. ahipa de
dc.subject.eng P. erosus de
dc.subject.eng P. tuberosus de
dc.subject.eng root crop de
dc.subject.eng West Africa de
dc.subject.eng yam bean de
dc.subject.bk Land- und Forstwirtschaft de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-573-7 de
dc.identifier.purl webdoc-573 de
dc.affiliation.institute Fakultät für Agrarwissenschaften de
dc.subject.gokfull Agrarwissenschaften de
dc.identifier.ppn 386585997 de

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