Triticale mit verbesserter Stickstoffeffizienz für den ökologischen Landbau

Die niedrige Stickstoff(N)-Versorgung im ökologischen Landbau kann als eines der Kernprobleme angesehen werden. Eine gezielte Züchtung von Triticalesorten, welche den zur Verfügung stehenden Stickstoff effizienter nutzen, kann daher einen wichtigen Beitrag zur Steigerung der Produktivität des ökologischen Landbaus leisten. Im Rahmen des Projektes sollten (1) quantitativ-genetische Parameter zur Analyse der genotypischen Variation für die N-Effizienz geschätzt, (2) eine geeignete Zuchtstrategie zur Verbesserung der N-Effizienz von Triticale unter Berücksichtigung der Besonderheiten des ökologischen Anbaus gewählt und (3) die Bedeutung die Komponenten der N-Aufnahme– und N-Verwertungseffizienz für den Gesamtkomplex N-Effizienz untersucht werden. Die Feldversuche wurden an zwei ökologisch bewirtschafteten Standorten durchgeführt. An jedem Standorte wurden zwei N-Stufen (gedüngt mit Hornmehl vs. ungedüngt) angelegt. Auf beiden N-Stufen wurde signifikante genotypische Variation für die erfassten Merkmale nachgewiesen. Die vorhandenen Unterschiede im aktuellen Triticalematerial sind sofort für die züchterische Selektion nutzbar. Es wurden drei Zuchtstrategien für die Verbesserung der N-Effizienz bei Triticale untersucht: Die indirekte Verbesserung (Auslese erfolgt nur auf der hohen N-Stufe), die kombinierte Verbesserung (Auslese basiert auf einem Index der gewichteten mittleren Leistung auf der niedrigen und der hohen N-Stufe) und die Auftrennung in zwei Zuchtprogramme. Entsprechend dieser Strategien wurde Triticalematerial mit unterschiedlicher Anpassung an die N-Versorgung entwickelt und im Feld geprüft. Langfristig ist eine kombinierte Selektion zu empfehlen. Für die Verbesserung der N-Effizienz unter ökologischen Anbaubedingungen sind sowohl die N-Aufnahme als auch die N-Verwertung von Bedeutung und sollten parallel züchterisch verbessert. Die bei Triticale gewonnenen Erkenntnisse können auf die beiden Elternarten Weizen und Roggen übertragen werden

Verbesserung der Stickstoff(N)-Effizienz im Ökologischen Landbau - Bedeutung der N-Aufnahme- und N-Verwertungseffizienz bei Triticale, Weizen und Roggen

Organic farming systems are characterized by reduced nitrogen supply. Nitrogen (N) is one of the most important yield limiting factors and an essential component for proteins. For organic farming cereal varieties with high N use efficiency are required. The main components of N use efficiency are N uptake and N utilization efficiency. Triticale has shown to be very suitable for organic farming due to its tolerance to marginal conditions and high competition against weeds. Little is known about N use efficiency and its components in triticale. The aims of the study were to i) analyze the influence of N uptake and N utilization efficiency for improved N efficiency, ii) estimate quantitative genetic parameters for N uptake and N utilization efficiency, and iii) com-pare the findings for triticale with its parents wheat and rye. A total of 36 triticale, nine wheat and nine rye genotypes were tested in two locations with two N levels each, according to the rules for organic farming. The material was not pre-selected for N use efficiency. Significant genotypic variation was found for N use efficiency and its com-ponents N uptake and N utilization efficiency for triticale. So an important prerequisite for breeding for improved N use efficiency is met. The correlations between N use efficiency and its both components were high for all three cereals. N uptake and N utilization efficiency showed no significant association with each other. As a conse-quence these traits can be improved independently

Züchtungsforschung für den Ökologischen Landbau an der Landessaatzuchtanstalt Hohenheim – Roggen, Triticale und Sonnenblumen

Breeding is an important tool to develop varieties with an optimal adaptation to organic farming. Several important traits are not covered by conventional research and breeding. At the State Plant Breeding Institute we are presently working on (1) resistance of rye to ergot (Claviceps purpurea), (2) nitrogen(N)-use efficiency in triticale, and (3) protein content of sunflower. The inheritance of these complex traits is quantitative. They are analysed in replicated field experiments at two locations in three years at several organic farms in Germany. For testing ergot resistance in rye, 68 populations, 250 full-sib families, 64 lines, and their 90 testcrosses were inoculated at mid-flowering by a spore suspension. All four material groups displayed significant (P<0.01) genotypic variation, indicating that a resistance selection should be feasible. N-use efficiency of 64 triticale genotypes was evaluated at two different N-levels. Significant genotypic variation was found, which is a prerequisite for breeding for improved N-use efficiency. To increase protein content, the 230 sunflower inbred lines investigated showed a high variation for protein and oil content. Only a small negative correlation between both traits was found. Thus, it should be possible to breed lines with high protein and high oil contents

Breeding for improved nitrogen-use efficiency and its relationship to yield stability in maize

Hohe Stickstoff(N)düngung im Maisanbau führt häufig zu einer starken Umweltbelastung. Daraus lässt sich in Bedarf an Maissorten ableiten, die an Böden mit geringerer N-Versorgung angepasst sind. In der vorliegenden Studie sollte ermittelt werden, ob Hybriden mit spezieller Anpassung an Böden mit geringer N-Versorgung eine höhere Ertragssicherheit aufweisen als solche, die auf einem hohen N-Düngungsniveau selektiert worden waren. Es wurde geprüft, inwiefern N-effiziente Hybriden über eine höhere Trockenstresstoleranz verfügen. Zudem stellte sich die Frage, ob Elternlinien unterschiedlicher N-Effizienz zu einem erhöhten Heterosiszuwachs führen. Die Hybriden wurden auf Unterschiede bezüglich der Komponenten der N-Effizienz, insbesondere der N-Aufnahme und N-Verwertungseffizienz, untersucht. Zur Beantwortung dieser Fragestellungen wurden Feldexperimente in insgesamt 14 Umwelten auf jeweils niedrigem (NL) und hohem (NH) N-Niveau durchgeführt. Zur Untersuchung gelangte ein Satz von Hybriden, deren Elternlinien aufgrund überlegener Testkreuzungsleistung auf der NL-Stufe (L-Linien) bzw. NH-Stufe (H-Linien) miteinander kombiniert worden waren. Im Mittel zeigten die L×L-Hybriden im Vergleich zu den H×H-Hybriden auf der NL-Stufe eine signifikante Ertragsüberlegenheit, auf der NH-Stufe war ein entgegengesetzter Effekt zu beobachten. Die erhöhte N-Effizienz einer Hybride war jedoch nicht gleichzeitig mit einer verbesserten Toleranz gegenüber Trockenstress verbunden. Die L×L-Hybriden verfügten tendenziell über eine höhere Ertragssicherheit als die H×H-Hybriden. Auf keiner der beiden N-Stufen konnte ein signifikant erhöhter Heterosiszuwachs für die Merkmale Korntrockenmasse und Korntrockensubstanzgehalt nachgewiesen werden. Hinsichtlich der Komponenten der N-Effizienz konnte auf der NL-Stufe festgestellt werden, dass die Hybriden im Mittel eine geringere N-Aufnahme als auf der NH-Stufe aufwiesen. Unter N-Mangelbedingungen wurde der zur Verfügung stehende Stickstoff jedoch effizienter verwertet.Increased fertilization with nitrogen (N) in maize production areas often leads to pollution. Maize varieties with improved N-use efficiency under low soil N conditions can therefore contribute to sustainable agriculture. The objectives of this study were to investigate, whether i) hybrids with special adaptation to low soil nitrogen condition show higher yield stability than those which were selected in high nitrogen environmentsii) N-efficient hybrids are more tolerant to drought conditions, iii) combination of parent lines with differences in N-efficiency leads to increased heterosisand iiii) hybrids show differences concerning components of N-efficiency, in particular N-uptake and N-utilization efficiency. A set of hybrids was generated with parent lines showing superior testcross performance at low or high N-levels, designated L-lines and H-lines, respectively. Field trials were conducted in 14 environments: each trial was grown under high (NH) and low (NL) nitrogen level. Under NL-conditions LxL-hybrids outyielded HxH-hybrids significantly, while at NH the HxH-hybrids showed higher grain yield than LxL hybrids. N-efficient hybrids did not show increased drought tolerance. LxL-hybrids tended to have higher yield stability than HxH-hybrids. Significant increase of heterosis for the traits dry matter yield and dry matter content was not found, neither at NL nor at NH-level. Under NL-conditions N-uptake was reduced, but N-utilization efficiency increased