Im Streben nach einer nachhaltigen Landwirtschaft ist die Verbesserung der Stickstoffnutzungseffizienz (NUE) in Nutzpflanzen ein vorrangiges Ziel. Durch den intensiven Einsatz von Stickstoffdüngern (N) seit dem 20. Jahrhundert ist die landwirtschaftliche Produktivität bemerkenswert gestiegen. Der übermäßige Einsatz von N-Düngemitteln hat jedoch zu schwerwiegenden Umweltgefahren und einem Energieverbrauch geführt.
Crop Wild Verwandte (CWR) stellen wertvolle genetische Ressourcen bereit, um dieses Problem durch Zuchtprogramme anzugehen. Wildlebende Verwandte der Aubergine (Solanum melongena L.) werden in primäre (GP1), sekundäre (GP2) und tertiäre (GP3) Genpools eingeteilt, bei denen es sich um ungenutzte Genpools handelt. Allerdings ist die direkte Nutzung von CWRs in der Züchtung aufgrund inhärenter genetischer Barrieren komplex. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, fortgeschrittene Rückkreuzungen (ABs) zu entwickeln und zu untersuchen, um diese vorteilhaften Eigenschaften nahtlos zu integrieren.
In eine Studie mit dem Titel „Bewertung von drei Sätzen fortgeschrittener Rückkreuzungen von Auberginen mit wilden Verwandten aus verschiedenen Genpools unter Bedingungen mit geringer N-Befruchtung“, veröffentlicht in Gartenbauforschung22 morpho-agronomische, physiologische und NUE-Merkmale wurden unter Stickstoffdüngungsbedingungen (LN) in CWRs von Auberginen (S. insanum, S. dasyphyllum und S. elaeagnifolium) und ihren fortgeschrittenen Rückkreuzungen (ABs; BC3- bis BC5-Generationen) bewertet. .
Die Genomabdeckung der wilden Verwandten des Spenders variierte, wobei die höchste Abdeckung bei S. elaeagnifolium mit 99,2 % beobachtet wurde. Bei S. insanum wurde eine signifikante Repräsentation auf den Chromosomen 1 (86,8 %) und 3 (80,9 %) beobachtet, während bei S. dasyphyllum der Schwerpunkt auf den Chromosomen 1 (84,8 %) und 5 (86,3 %) lag.
Bei der Charakterisierung der wiederkehrenden S. melongena-Eltern (MEL5, MEL1 und MEL3) zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen den Stickstoffbehandlungen. Beispielsweise wurde bei allen Behandlungen für MEL5 eine 3,7-fache bzw. 5,0-fache Veränderung des Ertrags und der Fruchtzahl (F-Anzahl) festgestellt. Darüber hinaus zeigten Fruchtmetriken, wie z. B. die Fruchtstiellänge in MEL5, Unterschiede unter verschiedenen Stickstoffbedingungen.
Die Hauptkomponentenanalyse (PCA) ergab Merkmalsgruppierungen zwischen den AB-Sätzen, wobei 48,8 % der Gesamtvariation auf S. insanum und seinen wiederkehrenden Elternteil S. melongena MEL5 entfielen. Lineare Korrelationen nach Pearson zeigten signifikante Merkmalsbeziehungen über die AB-Sets hinweg.
Insgesamt wurden 16 mutmaßliche quantitative Trait-Loci (QTLs) in den AB-Sätzen identifiziert, was auf zugrunde liegende genetische Kontrollen für bestimmte Merkmale hindeutet, und potenzielle Kandidatengene wurden aus der Auberginen-Referenzgenomassemblierung lokalisiert. Von den 16 identifizierten mutmaßlichen quantitativen Trait-Loci (QTLs) waren fünf an derselben Position auf Chromosom 9 von S. insanum lokalisiert. Das Auberginen-Referenzgenom „67/3“ identifizierte weitere potenzielle Kandidatengene, darunter den Nitrattransporter 1/Peptidtransporter auf Chromosom 9.
Zusammenfassend unterstreicht diese Forschung das enorme Potenzial wildlebender Verwandter der Aubergine zur genetischen Verbesserung unter Bedingungen mit niedrigem Stickstoffgehalt, um eine nachhaltige Landwirtschaft zu fördern. Die identifizierten QTLs und ihre Assoziationen bilden eine Grundlage für innovative Bemühungen zur Auberginenzüchtung, um einen verbesserten Ertrag, eine bessere Qualität und eine bessere Stickstoffnutzungseffizienz von Auberginen unter LN-Bedingungen zu unterstützen.
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Gloria Villanueva et al., Bewertung von drei Sätzen fortgeschrittener Rückkreuzungen von Auberginen mit wilden Verwandten aus verschiedenen Genpools unter Bedingungen mit geringer N-Düngung, Gartenbauforschung (2023). DOI: 10.1093/hr/uhad141