Die Zucht von Äpfeln (Malus Domestica Borkh.) ist ein ressourcenintensiver und zeitaufwändiger Prozess. Obwohl über eine große Anzahl quantitativer Trait-Loci (QTLs) berichtet wurde, die mit dem Aussehen und den Qualitätsmerkmalen von Apfelfrüchten in Zusammenhang stehen, wurden weniger QTLs in ortsspezifische Merkmale zur Verwendung in der Züchtung übersetzt, während viele Qualitätsmerkmale von Apfelfrüchten genetisch komplex sind und dies auch sein können wird durch viele QTLs mit geringer Wirkung im gesamten Genom beeinflusst.
Darüber hinaus verschärft die lange Jugendphase von Äpfeln in Verbindung mit den Herausforderungen der Phänotypisierung die Komplexität des Problems. Daher besteht ein dringender Bedarf, Wege zur Verbesserung der Züchtungseffizienz zu finden, doch gibt es noch kaum Forschungsergebnisse zu seiner Anwendung in der Apfelzüchtung durch genomweite Selektion (genomische Selektion).
Im Mai 2023, Gartenbauforschung veröffentlichte eine Forschungsarbeit mit dem Titel „Genomweite Selektion auf Fruchtqualitätsmerkmale bei Äpfeln: Züchtungserkenntnisse aus Vorhersage und Postdiktion.“
In dieser Studie wurden Qualitätsmerkmale von Früchten untersucht, um die Merkmalsvariation und die Vorhersagefähigkeit zu verstehen. Erstens wurden beide Jahre (p) Quantitative Unterschiede zwischen Individuen im Keimplasmasatz beobachtet. Quantitative Unterschiede wurden zwischen Individuen im Keimplasmasatz beobachtet. Als Nächstes sagte die Studie Qualitätsmerkmale für Früchte bei der Ernte voraus.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Vorhersagefähigkeit umso höher ist, je größer der Trainingssatz ist, wobei M1 die höchste Vorhersagefähigkeit (Mittelwert = 0,56) und Cn die niedrigste (Mittelwert = 0,36) aufweist. Anschließend wurde die Auswirkung von Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) pro Chromosom einer einzelnen Familie auf die Vorhersagefähigkeit untersucht. Die Anzahl der SNPs pro Chromosom, Merkmal und Testfamilie hatte einen signifikanten Einfluss auf die Vorhersagefähigkeiten.
Der größte Anstieg der Vorhersagefähigkeit wurde beim Vergleich von 10 SNPs mit fünf SNPs pro Chromosom beobachtet. Bei der Vorhersage einzelner Nachkommen innerhalb von Familien variierten die Vorhersagefähigkeiten je nach Familie und Merkmal erheblich. Über alle Merkmale hinweg zeigten größere Familien (mit mehr phänotypisierten Nachkommen) im Allgemeinen eine höhere Vorhersagefähigkeit als kleinere. Auch die Einbeziehung von SNPs an bestimmten Quantitative Trait Loci (QTLs) als feste Effekte verbesserte manchmal die Vorhersagefähigkeiten, was sich insbesondere bei Merkmalen wie roter Überfärbung bemerkbar machte.
Schließlich wurde die genomweite Postdiction berücksichtigt. Hier wurden weniger Nachkommen auf der Grundlage vorhergesagter Werte (genomweite Selektion) als auf der Grundlage beobachteter Merkmalswerte (phänotypische Selektion) getötet. Wenn unterschiedliche Keulungsschwellenwerte angewendet wurden, variierte die Anzahl der gekeulten Individuen, wobei Schwellenwerte, die auf den „Honeycrisp“-Merkmalswerten basierten, die wenigsten Individuen ausmerzten. Umgekehrt wurden aus Perzentilwerten abgeleitete Schwellenwerte oft am häufigsten ausgesondert, was zu mehr Unstimmigkeiten zwischen phänotypischen und genomweiten Selektionsentscheidungen führte.
Zusammenfassend untersuchte diese Studie die Wirksamkeit der genomweiten Selektion bei der Vorhersage von Fruchtqualitätsmerkmalen in der Apfelzüchtung, insbesondere im Kontext des UMN-Apfelzuchtprogramms. Diese Forschung unterstreicht das Potenzial der genomweiten Selektion als leistungsstarkes Instrument für die Apfelzüchtung und bietet einen vielversprechenden Weg für zukünftige Anwendungen zur Verbesserung der Fruchtqualität.
Mehr Informationen:
Sarah A. Kostick et al., Genomweite Selektion für Fruchtqualitätsmerkmale bei Äpfeln: Züchtungserkenntnisse aus Vorhersage und Postdiction, Gartenbauforschung (2023). DOI: 10.1093/hr/uhad088