Effects of ten years organic and conventional farming on early seedling traits of evolving winter wheat composite cross populations

peer-reviewedEarly vigour traits of wheat composite cross populations (CCPs) based on high yielding (Y) or high quality (Q) or Y*Q varietal intercross evolving under organic or conventional conditions in parallel populations were studied hydroponically. To eliminate storage and year effects, frozen F6, F10, F11 and F15 seeds were multiplied in one field, resulting in the respective Fx.1 generations. This eliminated generation and growing system effects on seed size for the F6.1 F10.1 and F15.1. Due to a severe winter kill affecting the F11, the generation effect persisted, leading to larger seeds and markedly different seedling traits in the F11.1 compared to the F10.1 and F15.1. Seedling traits were similar among parallel populations. Shoot length and weight increased in both systems until the F11.1 across farming systems and remained constant thereafter. Over time, seminal root length and root weight of organic CCPs increased and total- and specific- root length decreased significantly compared to the conventional CCPs. Rooting patterns under organic conditions suggests better ability to reach deeper soil nutrients. In both systems, Q and YQ CCPs were more vigorous than Y CCPs, confirming genetic differences among populations. Overall, heterogeneous populations appear very plastic and selection pressure was stronger in organic systems

Anpassungsprozesse in der Frühentwicklung von Weizenpopulationen über 11 Generationen an das Anbausystem

Eine wichtige Anpassung an den ökologischen Anbau ist eine zügige Frühentwicklung und ein Wurzelsystem, das an organische Düngung angepasst ist. Eine Halbdiallelkreuzung aus insgesamt 20 europäischen Winterweizensorten wurde 2001 hergestellt und insgesamt drei Subpopulationen aus neun Hochertragseltern (CY), eine mit 12 Backqualitätseltern (CQ) und eine aus allen Eltern (CYQ) zusammengestellt. Seit der F5 wird Saatgut unter konventionellen und ökologischen Anbaubedingungen in jeweils zwei parallelen Populationen getrennt nachgebaut. Saat jeder Generation wird bei -20o C aufbewahrt. Für die Versuche wurden Generationen F6, F10, F11, F15 in einem Feld zu F6.1, F10.1, F11.1, F15.1 vermehrt. Frisches Saatgut wurde im Hydrokultursystem zwei Wochen bei 18/12 oC (Tag/Nacht) angebaut und die Wurzel- und Sproßlängen und Gewichte gemessen. Von der F6.1 zur F15.1 verlängerten sich die Seminalwurzeln unter ökologischen aber nicht unter konventionellen Bedingungen signifikant. Eine Ausnahme stellt die F11.1 Generation dar, die in der F11 extremem Kahlfrost durchlitten hatte und unter beiden Anbaubedingungen deutlich kürzere Wurzeln produzierte als ein Jahr zuvor oder vier Jahre später. Die Seminalwurzellänge in den konventionell angebauten Y CCPs signifikant kürzer als in den ökologisch angebauten. Im Gegensatz dazu unterschieden sich die Q Populationen nicht, während sich die YQ Populationen unter ökologischen Bedingungen wie die Q CCPs verhielten, unter konventionellen Bedingungen aber eine Zwischenposition zwischen Y und Q einnahmen. Insgesamt nahmen die Sproßlängen in allen Populationen leicht zu in den ersten vier Generationen und blieben danach gleich. Die CCPs zeigen auch nach 15 Generationen konsistent ihre ursprünglichen genetischen Unterschiede. Der Nachbau in großen Parzellen kann die genetische Breite der CCPs auch durch einmaligen Extremereignisse grundsätzlich erhalten