Proteinuntersuchungen in Einzelsamen von Lupinen zur züchterischen Erhöhung des Eiweißgehaltes

Besides other legumes lupins belong to the local protein crops usuable as feeding stuff in ecologic farming. Therefore an important breeding aim is to provide lupins with high and stable protein content. A non-destructive analysis using near infrared transmittance spectroscopy was developed for determination of protein in single seeds of lupins. Calibration and validation equations were calculated on the basis of 300 single seeds of 3 blue lupins (‘Azuro’, ‘Bolivio’, ‘Boregine’) growing at 3 ecological locations. The estimation of protein content was possible in a range of 15-44% protein with a coefficient of determination (r²) of 0,907 and a standard error of prediction (SEP) of 1,86%. The equation was applied to evaluate the protein content of single seeds in single plants of lupins. So the prediction of protein content is possible at early breeding stage and the investigated seeds can further used for the sowings

Züchtungsmethodische Ansätze zur Erhöhung der Anbaubedeutung der Gelben (Lupinus luteus) und Weißen Lupine (Lupinus albus) im Ökolandbau

Ziel des Vorhabens war es, die Anbauwürdigkeit und Ertragssicherheit von Gelben Lupinen (LUG) und Weißen Lupinen (LUW) zu steigern. Die wissenschaftlichen Arbeitsziele waren (A) Identifizierung von genetischen Ressourcen für Anthraknoseresistenz und Frühzeitigkeit und (B) Charakterisierung von LUG- und LUW-Sorten und Zuchtstämmen hinsichtlich Kornertrag, Rohprotein- und Alkaloidgehalt. Im dreijährigen Versuch erwies sich die polnische LUG Sorte 'Taper' als sehr resistent und zugleich frühzeitig. Bei LUW wurde diesbezüglich keine Differenzierung beobachtet. Die Vererbungsanalyse der Resistenz in 'Taper' ergab einen monogen-dominanten Erbgang. Zur Entwicklung von Selektionsmarkern für die Resistenz wurden ca. 80 PCR-Markerassays aus verschiedenen Leguminosengenomen etabliert. Erträge und Inhaltsstoffe wurden über 3 Jahre auf 3 ökologisch bewirtschafteten Standorten (Groß Lüsewitz, Steinach, Triesdorf) untersucht. Die Erträge, Tausendkorngewichte und Proteingehalte von LUG und LUW betrugen durchschnittlich 9,8 dt/ha und 11 dt/ha, 146 g und 373 g bzw. 43,1 % und 39,0 % in TM. Eine GC-/MSMethode zur Bestimmung der Alkaloide in Gelben und Weißen Lupinen etabliert, mit welcher signifikante Sortenunterschiede im Bitterstoffgehalt nachgewiesen werden konnten. Der Gesamtalkaloidgehalt in LUG betrug im Mittel 0,0177 % und bei LUW 0,2796 %. Eine zerstörungsfreie NIR-Schnellbestimmungsmethode an ganzen Samenkörnern für Rohproteingehalt bei LUG und LUW konnte mit einem Bruker Multi-Purpose Analyzer etabliert werden. Für eine NIR-basierte Analyse des Alkaloidgehalts war hingegen der Fehler der Kalibrierung und Validierung noch zu hoch. Die im Vorhaben erzielten Forschungsergebnisse unterstützen die Eiweißstrategie des BMEL

Züchterische Bearbeitung von Süßlupinen für den ökologischen Landbau – Qualitätsuntersuchungen im Hinblick auf Futtereignung

Auf zwei Standorten in Mecklenburg-Vorpommern (M-V) und einem Standort in Niederbayern (NB) wurden in 4-facher Wiederholung 17 Blaue Lupinensorten und -stämme sowie 2 Weiße und 2 Gelbe Lupinensorten über einen Zeitraum von zwei Jahren ökologisch angebaut. Während des Wachstums und der Reife wurden Krankheiten sowie morphologische und physiologische Merkmale bonitiert. Das Erntegut der ökologisch erzeugten Lupinen wurde bezüglich Ertrag, Tausendkorngewicht, Rohprotein-, Rohfett-, Stärke- und Zuckergehalt analysiert. Außerdem wurden die Proteinqualität (Aminosäurezusammensetzung) und das Fettsäurespektrum sowie der Gehalt an antinutritiven Substanzen, wie Nichtstärkepolysaccharide und Alkaloide, untersucht. Die Blauen Lupinen waren für den Anbau im ökologischen Landbau uneingeschränkt nutzbar. Sie zeigten eine geringe Krankheitsanfälligkeit sowie eine gleichmäßige und frühzeitige Abreife. Dagegen gab es bei den Gelben und Weißen Lupinen in M-V in beiden Untersuchungsjahren erhebliche Probleme mit der Abreife. Bei der Bewertung der Lupine als Futtermittel im ökologischen Landbau müssen beim Anbau auf verschiedenen Standorten nicht nur Ertragsunterschiede, sondern auch Unterschiede in den Inhaltsstoffen und somit in der Futtermittelqualität beachtet werden. Die Standortunterschiede im Ertrag und in den untersuchten Qualitätsparametern waren so hoch, dass im Vergleich dazu die Sortenunterschiede fast vernachlässigbar waren. Dabei traten insbesondere zwischen NB und M-V gravierende Standortunterschiede auf, die wahrscheinlich auf die unterschiedlichen Bodenverhältnisse, d. h. einen hohen pH-Wert am Standort NB zurückzuführen sind. Die sehr geringen Rohproteingehalte der Blauen Lupinen auf dem Standort in NB gegenüber den Standorten in M-V wurden durch höhere Fettgehalte und höhere Gehalte an Nichtstärkepolysacchariden ausgeglichen. Stärke konnte in den untersuchten Lupinen nicht bzw. nur in Spuren (< 1%) nachgewiesen werden. Auf dem Standort in NB wurde zwar eine bessere Eiweißqualität bei den Blauen Lupinen (signifikant höhere Gehalte an schwefelhaltigen Aminosäuren) nachgewiesen, jedoch waren die Eiweißgehalte der Lupinen mit etwa 20% Rohprotein zu gering. Die Sorte Borlu, die bei Landessortenversuchen im konventionellen Landbau als proteinreich eingestuft wird, hatte im ökologischen Landbau ebenfalls sehr hohe Rohproteingehalte. Auch der Alkaloidgehalt war bei den Blauen Lupinen standortabhängig (NB < M-V). Den kritischen Wert von 0,05% überschritten nur die Sorten Sonet, Bolivio und Bordako auf den Standorten in M-V. Alle neuen Zuchtstämme wiesen relativ geringe Gehalte auf. Insgesamt zeigen die umfangreichen Qualitätsanalysen, dass Lupinen einen Beitrag zur betriebseigenen Futterversorgung im ökologischen Landwirtschaftsbetrieb leisten können. Die Futtermittelqualität kann sowohl durch züchterische Maßnahmen als auch durch die Wahl geeigneter Standortbedingungen verbessert werden. Die ermittelten Qualitätsdaten wurden zur Kalibrierung von NIR-Geräten verwendet, um für Züchtungsarbeiten eine schnelle und möglichst zerstörungsfreie Analytik bereit zu stellen. Die NIR-Technik erwies sich als geeignet, um im Züchtungsbereich ohne zeit- und kostenintensive Analytik fütterungsrelevante Inhaltsstoffe abschätzen zu können

Effect of N-fertilization, fungicide treatment, seed density and abiotic stress factors on the total ß-glucan content of six-rowed winter barley (Hordeum vulgare L.)

In Germany, the first six-rowed waxy winter barley cultivar (cv.) `Waxyma` was registered in 2008. Besides changes in starch composition, waxy barley is rich in ß-glucans offering new applications in the food industry as ß-glucans reduce the blood cholesterol level. To investigate the stability of the ß-glucan content, cv. `Waxyma`, three waxy breeding lines and the non-waxy cv. `Lomerit` were grown in field trials, shelter-, green house- and growth chamber experiments. Besides this, `Waxyma` was grown in field trials at varying nitrogen levels and different seed rates, both with and without fungicide treatment. Waxyma showed a significant increase of the ß-glucan content under optimal nitrogen fertilization and fungicide treatment, but the influence of the seed density was not significant. Under shelter and greenhouse conditions the influence of drought stress during grain filling was analyzed. The increase of the ß-glucan content under drought stress in the shelter and under rising temperatures in growth chambers was only significant for the non waxy cv. `Lomerit` while no influence of drought stress was  observed under green house conditions.  In summary the high ß-glucan content of cv. `Waxyma` seems to be relatively stable with respect to growing conditions making it a suitable raw material for human nutrition

Züchterische Bearbeitung von Süßlupinen für den ökologischen Landbau – Erste Ergebnisse zu Ertrags- und Qualitätsuntersuchungen

Lupines will be provided as feeding stuff with high quality for the organic farming. Therefore breeding selection of lupines and a complex quality analysis are necessary. In addition to agronomical characteristics quality parameters are estimated, such as protein content, amino acid composition, fat, fatty acid composition, starch and sugar as well as antinutritive substances (non-starch polysaccharides and alkaloides). On the basis of determined data, NIR/NIT-calibrations are developed as breeding relevant methods. The project serves to both opening up and use of genetic resources and breeding of lupines suitable for ecological cultivation

In vitro method for early evaluation of nitrogen use efficiency associated traits in potato

The objective of the present study was to characterize various traits associated with nitrogen uptake and utilization in a range of potato cultivars. For this purpose an in vitro test system was developed which allows analyzing specific stress responses in a highly controlled environment. Shoot tips were grown fixed in perforated stainless steel plates in 500 ml glass vessels in liquid culture medium at four nitrogen levels, i.e. 60, 30, 15 and 7.5 mmol L-1. At the end of a three weeks’ culture period plant developmental traits were determined and nitrogen uptake and assimilation were analyzed. Reduction of nitrogen in the culture medium differentially affected morphological and physiological features. Highly significant differences were found between different N-levels and cultivars as well as for genotype x nitrogen level interactions. Three groups of cultivars (high, low and intermediate) were distinguished with respect to biomass production and crude protein yield under nitrogen-sufficient conditions of 60 mmol L-1. Genotypes with a low biomass production at full nitrogen availability responded with increased root development under nitrogen deficiency stress and increased their nitrogen utilization capacity in relation to the other cultivars

Influence of liming and pH-value in soil on yield and protein content of Lupinus angustifolius L.

In einem Freilandversuch wurde der Einfluss von Standorten mit einem sauren Boden (pH-Wert von 5,8) und einem alkalischen Boden (pH-Wert von 7,1) auf das Wachstum, den Kornertrag und den Proteingehalt von 12 verschiedenen deutschen Blauen Lupinensorten (Lupinus angustifolius) in einem 2-jährigen Versuch untersucht. Auf dem alkalischen Boden nahm mit zunehmendem Vergilbungsgrad die Wuchshöhe ab, wobei keine signifikante Beziehung (Spearman, P&nbsp;≥&nbsp;0,05) nachgewiesen werden konnte. Der Vergilbungsgrad korrelierte ebenfalls nicht mit dem Kornertrag (Spearman, P&nbsp;≥&nbsp;0,05). Auf dem sauren Boden lag der Durchschnittsertrag der untersuchten Sorten im Jahr 2004 bei 31&nbsp;dt/ha und dem alkalischen Boden bei 20&nbsp;dt/ha. Im Jahr 2005 war das Ertragsniveau der Blauen Lupinen auf beiden Standorten mit durchschnittlich 29&nbsp;dt/ha auf dem sauren Boden bzw. 7 dt/ha auf dem alkalischen Boden niedriger. Die Ertragsunterschiede der Sorten auf dem Standort mit hohem pH-Wert gegenüber dem Standort mit niedrigem pH-Wert schwankten zwischen 1&nbsp;dt/ha und 31&nbsp;dt/ha. Zwischen den Standorten mit verschiedenem pH-Wert waren die Ertragsunterschiede signifikant. Der mittlere Proteingehalt der Samenkörner im Lupinensortiment auf dem sauren Boden betrug 2004 30,8% und 2005 30,9% und auf dem alkalischen Boden 20,7% bzw. 20,2%. Damit war der Proteingehalt auf dem Standort mit hohem pH-Wert in beiden Jahren im Mittel etwa 10% geringer. Die Standortunterschiede waren signifikant. In einem weiteren Freilandversuch wurden die Auswirkungen einer Kalkung auf einem sauren Boden in 2 Stufen im Vergleich zu einer ungekalkten Variante bezüglich Kornertrag und Proteingehalt von 10 Blauen Lupinen in einem 2-jährigen Feldexperiment untersucht. Durch Kalkgaben von 3&nbsp;t/ha und 6&nbsp;t/ha konnte der pH-Wert des ungekalkten Bodens (Kontrolle) mit einem pH-Wert von 5,8 auf 6,1 bzw. 6,4 angehoben werden. Im Mittel der Jahre und auch in den Einzeljahren 2007 und 2008 wurden durch eine Kalkung auf einem sauren Boden bei den untersuchten Blauen Lupinen keine signifikanten Unterschiede im Ertrag und im Proteingehalt festgestellt.Grain yield and protein content of 12 different narrow-leafed lupins were compared in field studies at different soils. Two year trials were carried out in contrasting soil types, acid soils with a pH of 5.8 and calcareous soils with a pH of 7.1. Plants grown in the calcareous soils showed leaf yellowing, whereas the yellowness index (chlorosis score) did not negatively correlate with the plant high and the final grain yield (Spearman, P&nbsp;≥&nbsp;0,05). In 2004, the mean yield of lupin grains on the acid soil was 3.1 t/ha and on the calcareous soil 2.0&nbsp;t/ha. The following year the level of the yield was lower with 2.9 t/ha or 0.7&nbsp;t/ha, respectively. The differences in yield between the locations with high and low pH were significant and varied between 0.1 t/ha and 3.1&nbsp;t/ha. In the year 2004 and 2005, the mean protein content of the lupin assortment was always higher on the acid soils (30.8% and 30.9%) in comparison with calcareous soils (20.7% and 20.2%). High pH decreased significantly the protein content. The influence of liming of acid soils in comparison to an unlimed soil on grain yield and protein content of 10 narrow-leafed lupins was studied in a further field experiment. The pH of the unlimed soil (5.8) could be decreased with a lime-application of 3&nbsp;t/ha and 6&nbsp;t/ha to a pH of 6.1 or 6.4, respectively. Liming of acid soils did not effected significantly the mean values of grain yield and the protein content of investigated lupins, neither in the single year 2007 and 2008, nor in the mean of the years

Gekeimte Samen als Futtermittel

Within organic agriculture it is difficult to provide all components necessary for poultry feeding. Sprouts of cereals with valuable composition could possibly compensate for this shortage. For that, it is necessary to analyze the content, the composition and the properties of sprouts from different varieties of cereals during germination. In order to produce a high-quality feed for poultry criteria for an optimal process of germination and a consistently good quality have to be defined