Ziele dieser Studie sind die Analyse der genetischen Variabilität hinsichtlich der Cadmiumanreicherung bei Hartweizen (Triticum turgidum L. var. durum) und der Selenanreicherung bei Einkorn (Triticum monococcum ssp. monococcum) in verschiedenen Umwelten. Die verschiedenen Versuchsstandorte wurden auf ihre Eignung als Selektionsumwelt untersucht. Ergänzend soll der Einfluss verschiedener Bodenmerkmale und -eigenschaften auf die Mineralstoffanreicherung (Cd, Se) im Korn betrachtet werden.
Cadmium ist ein giftiges, aber natürlich vorkommendes Schwermetall, das beim Menschen zu schweren gesundheitlichen Schäden führen kann. Cadmium kommt vor allem in pflanzlichen Lebensmitteln vor, insbesondere in Getreide und Getreideprodukten, die einen hohen Anteil an der Ernährung haben. Hartweizen neigt, im Vergleich zu anderen Kulturen, vermehrt zur Einlagerung von Cadmium.
Die Analyse der genetischen Variabilität der Korn-Cd-Gehalte bei Hartweizen und der Einfluss verschiedener Bodenmerkmale und –eigenschaften auf die Korn-Cd-Anreicherung in Hartweizen wurden in einem Feldversuch in fünf Umwelten in den Jahren 2008 und 2009 mit 16 Hartweizensorten durchgeführt. Die Auswertung hat eine hohe Wiederholbarkeit und eine hochsignifikante (P < 0,01) von Null verschiedene genetische Varianz in jeder der Umwelten ergeben. Es konnte eine hohe Heritabilität von 95,53% für das Merkmal Korn-Cd-Gehalt festgestellt werden. Dies lässt auf ein einfach vererbtes Merkmal schließen. Die Auswertung der Bodenmerkmale hat signifikante Unterschiede (P < 0,05) zwischen den verschiedenen Umwelten und Jahreseffekte gezeigt. Folglich ist die Sortenwahl sowie die Wahl geeigneter Selektionsumwelten von großer Bedeutung.
Selen ist ein essenzielles Spurenelement für Menschen und Tiere. Die Aufnahme von Selen erfolgt über die Nahrung und sowohl ein Selenmangel als auch eine Selenüberversorgung können zu schweren Krankheiten bei Menschen und Tieren führen. Selen ist ein natürlich vorkommendes Spurenelement im Boden und wird von den Pflanzen über den Boden aufgenommen. Vorstudien deuten darauf hin, dass Einkorn deutlich höhere Gehalte an Selen aufweist.
Inhaltsverzeichnis
1 Zusammenfassung
2 Einleitung und Ziele der Arbeit
2.1 Einleitung Cadmium und Hartweizen
2.2 Einleitung Selen und Einkorn
2.3 Ziele dieser Studie
3 Material und Methoden
3.1 Feldversuch zur Cadmium-Anreicherung in Hartweizen
3.1.1 Pflanzenmaterial im Feldversuch
3.1.2 Feldversuch
3.1.3 Bestimmung des Korn-Cadmium-Gehaltes
3.2 Feldversuch zur Selen-Anreicherung in Einkorn
3.2.1 Pflanzenmaterial im Feldversuch
3.2.2 Feldversuch
3.2.3 Bestimmung des Korn-Selen-Gehaltes
3.3 Bestimmung der Bodenmerkmale
3.4 Durchführung der Statistischen Auswertung
4 Ergebnisse
4.1 Einfluss der Bodenmerkmale auf die Cadmium-Anreicherung in Hartweizen
4.2 Genetische Variabilität im Korn-Cadmium-Gehalt in Hartweizen
4.3 Einfluss der Bodenmerkmale auf die Selen-Anreicherung in Einkorn
4.4 Genetische Variabilität im Korn-Selen-Gehalt und im Ertrag in Einkorn
5 Diskussion
5.1 Beeinflussung der Korn-Cd-Anreicherung und dessen genetische Varianz in Hartweizen
5.1.1 Einfluss der Bodenmerkmale auf die Korn-Cd-Anreicherung in Hartweizen
5.1.2 Genetische Variabilität im Korn-Cd-Gehalt in Hartweizen
5.2 Beeinflussung der Korn-Se-Anreicherung und dessen genetische Varianz in Einkorn
5.2.1 Einfluss der Bodenmerkmale auf die Korn-Se-Anreicherung in Einkorn
5.2.2 Genetische Variabilität im Korn-Se-Gehalt in Einkorn
5.2.3 Das agronomische Merkmal Ertrag bei Einkorn
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht die genetische Variabilität der Cadmiumanreicherung bei Hartweizen sowie der Selenanreicherung bei Einkorn unter verschiedenen Umweltbedingungen, um geeignete Selektionsumwelten für die Züchtung zu identifizieren und den Einfluss von Bodenparametern zu bewerten.
- Analyse der genetischen Variabilität bei Cadmium (Hartweizen) und Selen (Einkorn)
- Einfluss von Bodenmerkmalen auf die Mineralstoffanreicherung
- Eignung von Versuchsstandorten als Selektionsumwelt
- Untersuchung des Ertrags bei Einkorn
Auszug aus dem Buch
5.1.1 Einfluss der Bodenmerkmale auf die Korn-Cd-Anreicherung in Hartweizen
Bei der statistischen Auswertung der Bodenmerkmale wurde lediglich eine Auswertung der gesamt Cd und mobilen Cd Gehalte im Boden durchgeführt, da nur für diese beiden Merkmale genügend Messwerte für eine statistische Auswertung vorhanden waren. Die Erfassung weiterer Bodenmerkmale wie Bodenart, pH-Wert, organischer Kohlenstoffgehalt und Stickstoffgehalt wurden teilweise nur in einem Jahr und an einem Termin durchgeführt. Aufgrund dessen war mit diesen Bodenmerkmalen keine umfassende statistische Auswertung möglich und wurden deshalb auch nicht im Ergebnisteil berücksichtigt.
Ziel der Untersuchung ist es, aufgrund der vorliegenden Bodenmerkmale zu Cadmium Erkenntnisse hinsichtlich der Wahl von Produktionsorten für Hartweizen zu erlangen. Hierfür wurden Bodenproben an mehreren Terminen pro Jahr entnommen. Die Ergebnisse der Bodenproben zeigen, dass es hinsichtlich dem gesamt Cd und mobilen Cd Gehalt Unterschiede zwischen den beiden Jahren und an den einzelnen Orten gibt, aber nicht an den einzelnen Probeentnahmeterminen (Tab. 1, 2). Dies zeigt, dass es Jahreseffekte gibt, innerhalb des Jahres aber eher geringe Effekte. Mehrere Bodenproben pro Jahr könnten demnach unnötig sein. Es könnte ausreichend sein einmal pro Ort und Jahr zum gleichen Zeitpunkt im Jahr eine Bodenprobe zu entnehmen und zu analysieren.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Zusammenfassung: Gibt einen Überblick über die Ziele, die durchgeführten Feldversuche zu Cadmium in Hartweizen und Selen in Einkorn sowie die wesentlichen Ergebnisse zur genetischen Variabilität.
2 Einleitung und Ziele der Arbeit: Erläutert die gesundheitliche Relevanz von Cadmium und Selen, die Bedeutung der untersuchten Getreidearten und formuliert die zentralen Forschungsfragen der Studie.
3 Material und Methoden: Beschreibt das verwendete Pflanzenmaterial, die Anlage der Feldversuche an verschiedenen Standorten sowie die angewandten Methoden zur Boden- und Mineralstoffanalyse und statistischen Auswertung.
4 Ergebnisse: Präsentiert die Daten zu den Bodenmerkmalen, der genetischen Variabilität der Mineralstoffgehalte sowie zum Ertrag von Einkorn anhand von Tabellen und Clusteranalysen.
5 Diskussion: Interpretiert die Ergebnisse hinsichtlich der Standort- und Sortenwahl für die Züchtung und erörtert den Einfluss von Bodenfaktoren sowie die genetischen Grundlagen der untersuchten Merkmale.
Schlüsselwörter
Hartweizen, Einkorn, Cadmium, Selen, Genetische Variabilität, Heritabilität, Feldversuch, Bodenmerkmale, Korn-Cd-Gehalt, Korn-Se-Gehalt, Ertrag, Selektionsumwelt, Mineralstoffanreicherung, Züchtung, Getreide
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der genetischen Variabilität bei der Anreicherung von Cadmium in Hartweizen und Selen in Einkorn und untersucht, wie Boden- und Standortfaktoren diese Prozesse beeinflussen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Themenfelder umfassen die Mineralstoffanreicherung in Getreide, die genetische Züchtung, die Eignung verschiedener Standorte für die Selektion sowie die Bodenkunde im Kontext von Schwermetallbelastung und Spurenelementversorgung.
Was ist das primäre Ziel der Studie?
Das primäre Ziel ist es, Erkenntnisse für die Züchtung zu gewinnen, um Sorten mit niedrigem Cadmium- bzw. hohem Selengehalt zu selektieren und die besten Zielumwelten dafür zu bestimmen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden Feldversuche in mehreren Umwelten durchgeführt, deren Ernteproben mittels Massenspektrometrie (ICP-MS) oder Hydrid-AAS analysiert werden. Die Daten werden statistisch mit Programmen wie PLABSTAT, SAS und R ausgewertet.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die methodische Beschreibung der Feldversuche, die Darstellung der bodenkundlichen und genetischen Ergebnisse sowie eine ausführliche Diskussion der Beeinflussung der Mineralstoffanreicherung durch Umwelt und Genetik.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Hartweizen, Einkorn, Cadmium, Selen, genetische Variabilität, Heritabilität und Selektionsumwelt.
Warum ist die Selendüngung bei der Untersuchung von Einkorn so wichtig?
Ohne zusätzliche Selendüngung lagen die Gehalte im Korn bei den Kontrollvarianten unterhalb der Bestimmungsgrenze, was eine statistische Auswertung und Selektion unmöglich gemacht hätte.
Welche Schlussfolgerung zieht die Autorin bezüglich der Standortwahl für Hartweizen?
Der Standort Hohenheim ist aufgrund des geringen Cadmiumgehalts für die Produktion von Hartweizen vorteilhaft, während Standorte wie Eckartsweier aufgrund hoher Cadmiumaufnahme weniger geeignet erscheinen.
Welche Bedeutung hat das Gen Cdu1 für die Arbeit?
Das Gen Cdu1 ist für die Kontrolle des niedrigen Korn-Cadmium-Gehalts in Hartweizen verantwortlich, was die Züchtung von Sorten mit geringem Cadmiumgehalt vereinfacht.
- Quote paper
- Nadine Anders (Author), 2012, Genetische Variabilität von Mineralstoffgehalten bei Hartweizen und Einkorn in verschiedenen Umwelten, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/518370
