ALBERT

Description / Table of Contents: Zusammenfassung 1. Nach Feld- und Gefäßversuchen bei diploidem und tetraploidem Rotklee ergeben sich für das untersuchte Material (4x synthetische Sorte und 2 tetraploide Zuchtstämme) jeweils im Vergleich zu der diploiden Standardsorte ‘Marino’ folgende Aussagen: a) Der Vorteil des höheren Blattanteils in der Trockenmasse wird durch den etwas geringeren Eiweiß-und leicht erhöhten Rohfasergehalt der Blatttrockenmasse vermindert. b) Der Stengelanteil ist auf Grund sehr geringer Stengelzahlen geringer, die Qualität der Stengeltrockenmasse jedoch besser (mehr Eiweiß, weniger Rohfaser). c) Während der ganzen Vegetationsperiode enthält die Einheit Grünmasse etwa gleich viel Eiweiß und Rohfaser, mehr Wasser und weniger Kohlenhydrattrokkenmasse. d) Der Flächenertrag an Roheiweiß ist während der gesamten Vegetation um ca. 1 dt/ha höher und besitzt sein Maximum zu Blühbeginn. e) Die Rohfasermengen pro Flächeneinheit steigen im Verlauf der Entwicklung langsamer an und sind eindeutig niedriger. Ein langsamerer Verlauf der Verholzung des Stengels war nicht nachweisbar. Dagegen ist der Anstieg des Trockensubstanzgehaltes im Stengel eindeutig langsamer. f) Unter den geprüften Inhaltsstoffen Stickstoff, Kalk und Phosphor ist der Phosphorsäuregehalt (besonders in Blatt und Wurzel) bei ausreichendem Bodenwasser deutlich höher. Der Mineralstoffgehalt in der Trockenmasse stieg im allgemeinen mit zunehmender Bodenfeuchte bei beiden Valenzstufen an. Der Anstiegsgrad war etwa gleich. Eine Verbesserung der Überlegenheit im Trockenmassenertrag ist nicht eindeutig mit einer gleichzeitigen Erhöhung der Überlegenheit im Mineralstoffgehalt (N, CaO, P2O5) verbunden (B=0,50 bis 0,75). g) Die Beziehung Mineralstoffaufnahme — Wasserabgabe und Mineralstoffaufnahme — Trockensubstanzbildung ist bei beiden Valenzstufen grundsätzlich gleich. 2. Eine weitere Erhöhung des Eiweißertrages kann über eine noch größere Blattmasse pro Flächeneinheit erfolgen, wenn es gelingt, die niedrige Blattzahl der polyploiden Formen zu erhöhen. Dabei sollte eine Verringerung der Blattstiele angestrebt werden. Dies würde zur Erhöhung des Gesamttrockensubstanzgehaltes und zur Erhöhung des Eiweißgehaltes in der Gesamttrockenmasse führen. 3. Aus einem Vergleich von 36 tetraploiden Zuchtstämmen des älteren Groß-Lüsewitzer Zuchtmaterials mit der diploiden Sorte ‘Marino’ geht hervor, daß mehr als 80% aller Stämme mehr Roh- und Reineiweiß, mehr als 75% aller Stämme weniger Rohfaser, ca. 50% aller Stämme mehr CaO und alle Stämme eindeutig mehr P2O5 in der Trockenmasse als der diploide Standard besaßen. Bei keinem Stamm wurde ein höherer Trockensubstanzgehalt in der Frischmasse als bei ‘Marino’ gefunden.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung 1. Nach Darlegen der Prinzipien von Monte-Carlo-Studien bei der Simulation genetischer Prozesse werden die Grundlagen zur Schaffung solcher Modellpopulationen besprochen, die den wirklichen, biologischen Gegebenheiten sehr nahekommen sollen. Hierbei sind folgende 2 Gesichtspunkte zu berücksichtigen: 1. die gesicherten Erkenntnisse und die zur Zeit wahrscheinlichsten Arbeitshypothesen über das Wesen der Vererbung polygen bedingter Merkmale und 2. die technische n Möglichkeiten zur Behandlung solcher kompliziert aufgebauter Modellpopulationen bei der Simulation genetischer Prozesse (Reproduktion, Selektion). Bei den betrachteten Populationen wurden verschiedene Annahmen über Locianzahl, Genfrequenzen, Kopplung, allele und nicht allele Wechselwirkungen und Dominanzgrad gemacht. — Die zur Durchführung von Selektionsprozessen notwendigen Algorithmen wurden dargestellt. 2. Das Ziel unserer Untersuchungen war es, den Verzerrungsgrad von Schätzwerten genetischer Parameter zu erfassen. Hierzu werden Schätzwerte aus einfachen, den heutigen Modellvorstellungen entsprechenden Modellpopulationen (z. B. ohne Kopplung, ohne Epistasie, Genfrequenzen =1/2 an allen spaltenden Loci) mit denen verglichen, die aus biologisch adäquaten Modellpopulationen (mit Kopplung, mit Epistasie, Genfrequenzen ≠1/2 an allen spaltenden Loci) gewonnen werden. Diese Schätzwerte genetischer Parameter werden aus den Ergebnissen simulierter Sippenanalysen abgeleitet. 3. Durch zahlreiche Wiederholungen der Selektionsprozesse (zu je 8, 12, bzw. 15 Generationen) bei einfachen Annahmen konnten statistisch gesicherte Aussagen über den Effekt genetischer Parameter gemacht werden. 4. Im einzelnen wurde der Einfluß unterschiedlicher Locianzahl, Kopplungs- und Dominanzgrade auf den Selektionserfolg geprüft. Mit zunehmender Locianzahl und zunehmendem Kopplungs- und Dominanzgrad nahm der Selektionsfortschritt ab. 6. Für das Populationsmittel als Kenngröße wurden Aussagen über den Zusammenhang zwischen Kopplungseffekt und der Wirkung der Endlichkeit einer Population (Hardy-Weinberg-Struktur) gemacht. Es ist möglich, den Endlichkeitseffekt durch Kopplung zu überwinden. 7. Die Ergebnisse der Simulationsstudien über den Selektionsprozeß werden im Hinblick auf echte, lange währende Selektionsexperimente (Zweiwege-Selektion auf chemische Zusammensetzung des Maiskornes in Illinois) diskutiert. Die Simulationsergebnisse stützen die Annahme vonLeng, daß Rekombination eine der wesentlichsten Ursachen für große genetische Variation in Populationen sein kann, trotzdem sie jahrzehntelang scharf selektiert wurden.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung 1. Beschrieben und analysiert werden a) ein Schnittzeitenversuch (I) mit den beiden Maissorten ‘Schindelmeiser’ und ‘WIR 25’ an den Orten Groß-Lüsewitz, Karow und Bernburg in den Jahren 1959, 1960 und 1961, b) ein Schnittzeitenversuch (II) mit 8 Maissorten (sehr früh bis sehr spät) in Groß-Lüsewitz 1963 und 1964, c) ein Defoliationsversuch mit den Maissorten ‘Schindelmeiser’, ‘WIR 25’ und ‘Siloma’ in Groß-Lüsewitz 1964 und d) ein Gefäß-Schnittzeitenversuch zur Erfassung der Assimilationsrate und der Transpiration mit den gleichen 3 Maissorten in Groß-Lüsewitz in den Jahren 1961, 1962 und 1963. 2. Die Variation der Blatttrockenmasse ist etwa zu 50% mit der Variation der Zeit zu erklären, die zur Ausbildung der Blattmasse zur Verfügung stand. Bei den Sorten sehr unterschiedlicher Reifezeit wird übereinstimmend 9 Wochen nach Versuchsbeginn das Maximum des Blattflächenindex erreicht. Nur die sehr späte Sorte ‘Rumaer’ erreicht ihren maximalen Index erst am Versuchsende (16 Wochen nach Beginn). Die frühen Sorten haben einen Index von 3, die mittelfrühen und mittelspäten von 4 und die späten Sorten von 5 und mehr. Es gibt signifikante Interaktionseffekte Jahre/Orte auf die Ausbildung der Blattmasse. 3. Die Assimilationsleistung geht von 0,3 bis 0,4 g erzeugte Gesamttrockenmasse je g vorhandene Blattmasse und je Tag am Anfang der Entwicklung auf 0,15 g während der Hauptwachstumsperiode zurück und sinkt bis zum Ende der Vegetationszeit auf 0,03 g ab. Zwischen den Orten gab es keine wesentlichen Unterschiede in der Assimilationsleistung; dagegen zeigte sich ein deutlich fördernder Einfluß des günstigen Vegetationsjahres 1959 mit trocken-warmer Witterung und ein rapider Abfall in ungünstigen kühlen und strahlungsarmen Vegetationsjahren. Die Sorte ‘Schindelmeiser’ wies während der Zeit der Kolbenproduktion im Mittel der Orte und Jahre signifikant höhere Assimilationsleistungen auf als die Sorte ‘WIR 25’. Aus dem Versuch mit acht Sorten sehr unterschiedlicher Reifezeit geht hervor, daß die Assimilationsleistung während der reproduktiven Phase mit zunehmender Reifezeit abnimmt. Die Assimilationsleistung war während der vegetativen Phase bei allen Sorten etwa gleich. Mit fortschreitender Reifezeit steigen die Blattmassen erheblich an, die Assimilationsleistung während der vegetativen Phase bleibt etwa auf gleicher Höhe. Daraus ergibt sich eine größere vegetative Gesamttrockenmasse der späten Sorten. Während der generativen Phase gelten die gleichen Beziehungen zwischen den Blattmassen verschiedener Reifezeit, jedoch geht die mittlere Assimilationsleistung mit zunehmender Reifezeit erheblich zurück. Die erzeugte Trockenmasse während der generativen Phase (Kolbentrockenmasse) ist bei den späten Sorten deutlich geringer, da deren relativ geringe Assimilationsleistung nicht durch den relativ großen Blattapparat kompensiert werden kann. Die während der gesamten Vegetationszeit im Mittel der Jahre 1963 und 1964 erzeugte Trockenmasse ist bei allen Sorten etwa gleich groß. Assimilationsleistung und Sonnenscheindauer zeigen Ähnlichkeit in ihrem Verlauf über die Vegetationszeit. Die Vermutung, daß der Abfall der Assimilationsleistung mit zunehmender Reifezeit auf abnehmende Strahlungsdauer vom Hochsommer zum Herbst zurückzuführen sei, kann bestenfalls nur teilweise aufrechterhalten werden. Bezieht man nämlich die Assimilationsleistungen auf die Sonnenscheindauer, so bleibt der Assimilationsabfall von frühen zu späten Sorten bestehen. Es gab unter den 8 geprüften Sorten keine, die auch bei geringer Sonnenscheindauer hohe Assimilationsleistungen gebracht hätte. Gute Strahlungsverhältnisse sind für hohe Assimilationsleistungen eine zwar notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung. 4. Der nach der sogenannten „Soghypothese“ zu erwartende negative Zusammenhang zwischen Blattmasse und Assimilationsleistung war signifikant nachzuweisen. Nach unseren Untersuchungen ist während der Kolbenproduktion bei der geringen Blattmasse von 10 bis 12 dt/ha Trockenmasse eine Assimilationsleistung von ca. 0,13 Kolbentrockenmasse je g vorhandene Blattmasse und je Tag möglich, bei einer Blattmenge von 38 bis 40 dt/ha dagegen nur eine Assimilationsleistung von 0,05 g/g d. Mit 100 kg Blatttrockenmasse wurden in jedem Einzelversuch mindestens etwa 4 bis 5 kg Kolbentrockenmasse je Tag erzeugt. Durch Gunst der Umwelt (Strahlung) ist es möglich, zusätzliche Assimilationsleistungen zu erzielen, die bei den geringsten Blattmassen am höchsten sind und mit zunehmender Gesamt-Blatttrockenmasse abnehmen. Die produzierte Kolbentrockenmasse pro Tag nimmt somit bei ungünstigen Bedingungen mit zunehmender Blatttrockenmasse (in einem Meßbereich bis 40 dt/ha Blatttrockenmasse) linear zu, während bei günstigen Bedingungen oberhalb 26 bis 32 dt/ha Blatttrockenmasse die je Blatteinheit produzierten Kolbenmassen wieder abnehmen. Als Ursache hierfür wird die Selbstbeschattung sehr blattreicher Formen angenommen. Die optimale Blatttrockenmasse entspricht einem Blattflächenindex von 4,2 bis 4,8, der etwa bei den Sorten ‘Siloma’ und ‘Mv 40’ und nahezu bei der Sorte ‘WIR 25’ realisiert ist. Auch nach dem Defoliationsversuch nimmt mit abnehmender Blattmasse die Assimilationsleistung zu. Bei großer Standweite wurden deutlich größere Assimilationsleistungen gemessen, wobei ‘WIR 25’ unter den 3 Sorten die geringste Assimilationsleistung zeigte. Unter Feldbedingungen wiesen im Defoliationsversuch die oberen Blätter größere Assimilationsleistungen als die übrigen Blätter auf. 5. Der Verlauf von Assimilation und Transpiration während der Entwicklung ist ungefähr gleich. Die Transpiration geht im Laufe der Entwicklung von etwa 0,30 auf etwa 0,05 g Wasser pro cm2 Blatt und pro Tag zurück. Der Abfall verläuft, ähnlich wie bei der Assimilationsleistung, zunächst sehr schnell und dann wesentlich langsamer. Auch der Transpirationskoeffizient zeigt diesen Verlauf. Die drei geprüften Sorten unterscheiden sich in ihrem Transpirationskoeffizienten nur unwesentlich. 6. Die Verteilung der Assimilate (Blatt, Stengel, Kolben) wird graphisch dargestellt. Da aus Versuchen verschiedener Autoren (u. a. auchMeinl undBellmann) hervorgeht, daß auch bei fehlendem Sog die Assimilation fast unvermindert fortschreitet, müßte die „Soghypothese“ abgelehnt werden. Dagegen sprechen die hier gefundenen Zusammenhänge für die Hypothese. (Bei Verminderung der assimilierenden Blattfläche um ca. 30% gibt es noch keine wesentliche Einbuße an Trockensubstanzproduktion in den Speicherorganen.) Die Verteilung der Assimilate in die einzelnen Organe erfolgt je nach Sorte und Umweltbedingung trotz Relativierung des Zeitparameters sehr unterschiedlich. 7. Mit Hilfe der Allometrie lassen sich die Wachstumsabschnitte „Jugendentwicklung“, „Schossen“, „Rispenschieben“, „Blüte“, „Kolbenentwicklung“ und „Reife“ nachweisen. Jeder Übergang von einem Abschnitt in den anderen ist durch eine Änderung der Allometriekonstanten mindestens eines der untersuchten Organe Blatt, Stengel, Rispe und Kolben, die in ihrer Beziehung zur Gesamttrockenmasse dargestellt werden, gekennzeichnet. 8. Das Verhältnis von erzeugter Trockenmasse zu der dazu erforderlichen Zeit ist sorten- und umweltabhängig. Im Mittel werden während der Jugendentwicklung (32% der Gesamtzeit) nur ungefähr 7%, während der Phasen „Schossen“, „Rispenschieben“ und „Blüte“ (29% der Zeit) dagegen 46% der Gesamttrockenmasse gebildet. Im Verlauf der Kolbenbildung (39% der Gesamtzeit) werden 47% der Gesamtmasse erzeugt. Damit sind die drei mittleren Phasen je Zeiteinheit am produktivsten. Bei den mittelfrühen und mittelspäten Sorten dauern die Mittelphasen länger als bei frühen und späten Sorten. a) Es wurden für jeden der 34 Einzelversuche die Modelle der Trockenmassenproduktion aufgestellt. Dabei zeigte sich, daß auch bei einer Relativierung der Massen- und Zeitparameter die Massenkurven für die Einzelorgane umweltbedingt stark streuen (s% etwa 20–40%). Es gibt Standorte, die zur Modellbildung besonders geeignet erscheinen, da dort die umweltbedingten Parameterstreunngen sehr klein sind. Die sortenbedingte Variation ist allgemein geringer. Es läßt sich ein mittleres Wachstumsmodell der Trockenmassen (Blatt, Stengel, Rispen, Kolben, Gesamtpflanze) konstruieren, das eine Schätzung des „wahren“ Modells darstellt. Zur Bildung von allgemeingültigen Modellen sind Versuche unter möglichst verschiedenen Umweltbedingungen und mit möglichst vielen Sorten notwendige Voraussetzung.