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Development of intervarietal substitution lines in Brassica napus L. using marker assisted selection and mapping of QTL for agronomically important traits

dc.contributor.advisorBecker, Heiko C. Prof. Dr.de
dc.contributor.authorKebede, Berissode
dc.date.accessioned2007-08-09T14:39:03Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T10:09:39Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:16Zde
dc.date.issued2007-08-09de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B002-2de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-1710
dc.description.abstractBrassica napus L. wird überwiegend als Ölfrucht in gemäßigten Gebieten Nordamerikas, Europas und Chinas angebaut. In der vorliegende Arbeit wurden intervarietal substitution lines entwickelt und für QTL-Kartierungen verwendet. Ein Serie von Substitutionslinien enthält Linien mit komplementären Donorsegmente in dem gemeinsamen genetischen Hintergrund des rekurrentes Elters die zusammen das gesamte Donorgenom abdecken. Diese Linien haben einen gemeinsamen genetischen Hintergrund von dem nur die eingeschränkten Donorsegmente abweichen. Das erste Ziel der vorliegende Arbeit war die Entwicklung von zwei Serien von Substitutionslinien aus den Kreuzungen von unterschiedliche Rapssorten. Das zweite Ziel war einen Set an Substitutionslinien für die QTL-Kartierung in agronomische wichtigen Merkmalen zu verwenden.Die erste Serie wurde aus der Kreuzung 'Express' x 'R239' mit 'Express' als rekurrentem Elter und 'R239', einem Resyntheseraps, als Donorelter entwickelt. Eine genetische Karte mit 220 AFLP Marker, die 1327 cM des Rapsgenoms abdeckt, wurde in der Entwicklung der Substitutionslinien verwendet. Nach 4-facher Rückkreuzung zum rekurrenten Elter und markergestützte Selektion, wurden insgesamt 27 BC4 Genotypen als Spenderpflanzen für die Mikrosporenkultur verwendet.Die zweite Serie von Substitutionslinien wurde aus der Kreuzung 'Mansholts Hamburger Raps x 'Samourai' mit Mansholt als Donorelter und 'Samourai' als rekurrentem Elter entwickelt. Es wurden 164 AFLP Marker, die 1325 cM des Rapsgenoms abdecken, für die markergestützte Selektion in den Substitutionslinien verwendet. Insgesamt wurden 26 BC3 Genotypen ausgewählt und 15 Samen von jedem Genotypen ausgesät, um 390 BC4-Nachkommen zu erhalten. Die 390 Genotypen wurden mit den AFLP Marker analysiert und 76 Linien ausgewählt deren Donorsegmente 525 cM vom Rapsgenom abdecken. Diese 76 BC4 Genotypen wurden als Spenderpflanzen für die Mikrosporenkultur verwendet, um DH-Linien mit homozygoten Donorsegmente zu produzieren.Die Serie von Substitutionslinien aus der Kreuzung 'Mansholts Hamburger Raps x 'Samourai' für QTL Kartierung verwendet. Insgesamt 10 QTL wurden für Ölgehalt mit QTL-Effekten von -5,7 bis 6,2% identifiziert, von denen bei 9 QTL das Donorsegment den Ölgehalt erhöhte. Der Donorelter hatte einen niedrigeren Ölsäuregehalt im Vergleich zum rekurrente Elter. Insgesamt 4 QTL mit QTL-Effekten von -12,3 bis 13,7% konnten für dieses Merkmal identifiziert werden, von denen bei 3 QTL das Donorallel den Ölsäuregehalt verminderte. Für Proteingehalt konnten insgesamt 5 QTL mit QTL-Effekten von -3,9 bis 3,1% identifizierte werden. Alle QTL-Effekte mit einer Ausnahme zeigten eine Abnahme im Proteingehalt. Vier aus fünf QTL für das Markmal Proteingehalt betrafen auch den Ölgehalt wobei die Effekte auf den Ölgehalt gegenläufig zu den Effekten auf den Proteingehalt waren. Dies deutet auf eine enge Kopplung von QTL für Öl- und Proteingehalt oder aber einen pleiotropen Effekte entsprechender Gene hin. Der Grund für die negative Beziehung zwischen Protein und Ölgehalt könnte in der Verwendung derselben Substrate in der Synthese von Öl und Protein liegen. Ein QTL für Proteingehalt konnte identifiziert werden der keine Wirkung auf den Ölgehalt hat.Der Donorelter besitzt einen hohen Glucosinolatgehalt. Insgesamt wurden 9 QTL für dieses Merkmal identifiziert. Bei allen diesen QTL erhöht das Donorallel den Glucosinolatgehalt mit Effekten zwischen 12 und 28 µmol/g Samen. Der Donorelter überlebte den Winter besser als der rekurrente Elter. Insgesamt 13 QTL wurden für Winterhärte in den Substitutionlinien identifizierte. Die beiden Erucasäuregene von Raps wurden in Bezug auf Phytosterol- und Sinapinestergehalte untersucht. Die beiden Gene auf den Kopplungsgruppen 6 und 12 verminderten den Gesamtgehalt an Sinapinestern um 1,26 bzw. 0.99 mg Sinapin/g Samen im Vergleich zu erucasäurefreien Linien. Außerdem, verminderten die Erucasäuregene den Gesamtgehalt an Phytosterolen um 469 bzw. 622 mg/kg Samen im Vergleich zu erucasäurefreien Linien.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleDevelopment of intervarietal substitution lines in <i>Brassica napus</i> L. using marker assisted selection and mapping of QTL for agronomically important traitsde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedEntwicklung von intervarietalen Substitutionslinien in <i>Brassica napus</i> L. mit Markergestützte Selektion und Kartierung von QTL für wichtige agronomische Merkmalede
dc.contributor.refereeFinkeldey, Reiner Prof. Dr.de
dc.date.examination2007-07-19de
dc.subject.dnb630 Landwirtschaftde
dc.subject.dnbVeterinärmedizinde
dc.description.abstractengBrassica napus L. is widely grown as oil crop in temperate areas of North America, Europe and China. In this study, intervarietal substitution lines were developed and were used for QTL mapping. Substitution lines comprise a set of lines with complementary donor segments in the genetic background of a recurrent parent covering the genome of the donor parent. These lines have a common genetic background except for the introgressed region of the donor segment. The first objective of the current study was the development of two intervarietal substitution lines libraries from crosses of rapeseed varieties. The second objective was to map QTL for agronomically important traits using one of the intervarietal substitution lines libraries.The first library was developed using Express as the recurrent parent and R239 , a resynthesized rapeseed, as the donor parent. A map with 220 AFLP markers covering 1327 cM of the rapeseed genome was used in the development of the substitution lines. After 4 generations of backcrossing to the recurrent parent and marker assisted selection, a total of 27 BC4 plants were used to develop doubled haploid substitution lines using microspore culture. The second substitution line library was developed using Mansholts Hamburger Raps as the donor parent and Samourai as the recurrent parent. 164 AFLP markers that cover 1325 cM of the rapeseed genome were used for marker assisted selection in the development of the substitution lines. A total of 26 genotypes were selected in BC4 and 15 seeds from each plant were sown to produce 390 genotypes. The 390 genotypes were analysed by AFLP markers. A total of 76 genotypes were selected with donor segments covering 525 cM of the mapped rapeseed genome. The 76 selected BC4 plants were used to produce doubled haploid lines with homozygous donor segments using microspore culture.The substitution lines from the cross of Mansholts Hamburger Raps were used for QTL mapping of agronomically important traits. To identify the QTL, multiple comparisons of least square means differences of the substitution lines to the recurrent parent were tested with t-tests adjusted according to Dunnet. A total of 10 QTL were mapped for oil content with QTL effects ranging from -5.7 to 6.2% of which 9 QTL increased oil content in the substitution lines. The donor parent contained lower oleic acid content compared to the recurrent parent. For oleic acid content 4 QTL with QTL effects ranging from -12.3 to 13.7% were identified of which 3 QTL decreased oleic acid content. For protein content a total of 5 QTL were identified with QTL effects ranging from -3.9 to 3.1% and except one all QTL effects showed a decrease in protein content. Four out of five QTL for protein content also affected oil content in the opposite directions of the effects on protein content implying a close linkage of the QTL or pleiotropic gene effects. The reason for the complementary relation could be due to the same substrates being used in the synthesis of oil and protein. However, one QTL for protein content independent of any effects on oil content was also identified.The donor parent is characterized by high glucosinolate content. A total of 9 QTL were identified and all of the QTL effects showed an increase in glucosinolate content ranging from 12 to 28 µmol/g seed due to the replacement of Samourai alleles by alleles of Mansholt . The donor parent survived winter better than the recurrent parent. 13 QTL were detected for winter survival due to the introgression of donor segments. Erucic acid genes were also examined in relation to content of phytosterols and sinapate esters. Erucic acid genes on linkage groups 6 and 12 decreased total sinapate ester content by 1.26 and 0.99 mg sinapate g-1 seed, respectively, compared to erucic acid free lines. Moreover, erucic acid genes on linkage groups 6 and 12 decreased total phytosterol content by 469 and 622 mg kg -1 seeds, respectively, compared to erucic acid free lines.de
dc.subject.topicAgricultural Sciencesde
dc.subject.engSubstitution linesde
dc.subject.engmarker assisted selectionde
dc.subject.engQTLde
dc.subject.eng<i>Brassica napus</i>de
dc.subject.engrapeseedde
dc.subject.engSubstitutionsliniende
dc.subject.engMarkergestützte Selektionde
dc.subject.engQTLde
dc.subject.eng<i>Brassica napus</i>de
dc.subject.engRapsde
dc.subject.bk48 Land- und Forstwirtschaftde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1551-9de
dc.identifier.purlwebdoc-1551de
dc.affiliation.instituteFakultät für Agrarwissenschaftende
dc.subject.gokfull48.58 Pflanzenzüchtungde
dc.identifier.ppn57377711Xde


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