Genetische und molekulare Untersuchungen antinutritiver phenolischer Inhaltsstoffe (Tannine) der Rapssaat (Brassica napus L.) (PDF)

Das wesentliche Ziel der Arbeit bestand darin, genetische und chemische Untersuchungen zu antinutritiven phenolischen Verbindungen im Rapssamen, hauptsächlich kondensierten Tanninen, durchzuführen. Damit sollten gegebenenfalls Zusammenhänge zwischen der Samenfarbe und phenolischen Substanzen im Hinblick auf eine verbesserte Qualität des Rapsschrotes festgestellt werden. Als Untersuchungsmaterial stand die doppelhaploide (DH) Winterrapspopulation YE2 mit 166 DH-Linien zur Verfügung. Mit Hilfe von 141 AFLP- und 50 SSR-Markern wurde eine genetische Karte für die DH-Population entwickelt, die 19 Kopplungsgruppen mit einer genetischen Gesamtgröße von 1171 cM umfasst. Die eher schwache Korrelation zwischen Samenfarbe und Proanthocyanidingehalt führt zu der Schlussfolgerung, dass die Gelbsamigkeit allein nicht als Selektionsmarker für eine Reduktion des Proanthocyanidin- oder Gesamtflavonoidgehaltes verwendet werden kann. Mit den HPLC-Messwerten der DH-Population YE2 konnten ebenfalls relevante QTL für die verschiedenen Flavonoid-Komponenten bzw. für die Flavonoide insgesamt aufgedeckt werden. Dabei konnten neben Loci, die mit signifikanten QTL für Samenfarbe in dieser Kreuzung kolokaliseren, auch verschiedene QTL lokalisiert werden, die vermutlich in Verbindung mit farblosen Flavonoiden stehen und daher unabhängig von der Samenfarbe einen ernährungsphysiologisch relevanten Einfluss auf die Flavonoidzusammensetzung haben. Auf Chromosom N9 kolokalisieren zwei Loci für F1PA2 (Sinapoylglucose) und F1PA3 mit dem Haupt-QTL für Samenfarbe mit weiteren QTL für ADF-, NDF- und ADL-Gehalte sowie einem QTL mit geringem Effekt auf den Flavonoidgehalt. Im Hinblick auf die Züchtung zur Verbesserung der Rapsschrotqualität ist dieses Ergebnis signifikant, denn hiermit wird eine Assoziation zwischen der Dicke der Samenschale mit den Gehalten an phenolischen Säuren und anderen antinutritiven Substanzen belegt. Durch eine markergestützte Selektion in Bezug auf diesen Lokus könnte ggf. unabhängig von der Samenfarbe eine wesentliche Reduktion der Gehalte an Phenolsäuren und Faserkomponenten im Rapsschrot erreicht werden. Die Ergebnisse von HPLC-Untersuchungen auf mono- und oligomerische PAs lassen erkennen, dass die Rapsmehlextrakte keine monomerischen Proanthocyanidine in nachweisbaren Mengen beinhalten. Bei einigen dunkelsamigen DH-Linien wurde interessanterweise festgestellt, dass die Samengehalte an oligomeren PAs sehr niedrig und somit vergleichbar mit den Gehalten in gelben Samen sind. Diese Beobachtungen bestätigen die Existenz von genetischer Variation für Samenzellwanddicke und assoziierte Komponenten, welche die Samenfarbe und Rapsmehlqualität in dunkelsamigen B. napus-Formen beeinflussen. Diese Ergebnisse zeigen, dass in dunkelsamigen Linien der DH-Population eine große Variation für phenolische Substanzen existiert. Somit kann man auch unabhängig von der Samenfarbe Selektionsfortschritte bzgl. Schrotqualität erwarten. Wegen seiner Rolle in der Regulierung der Samenschalenentwicklung sowie der Flavonoid-Biosynthese ist tt1 ein wichtiges Kandidatengen für Samenfarbe und assoziierte Schrotqualitätsmerkmale in Raps. Die vorläufigen QTL- und Spaltungsdaten für phenolische Verbindungen lassen vermuten, dass die Vererbung dieser Merkmale in verschiedenem B. napus Material unterschiedlich ist, wobei aber ein einzelnes, dominantes Gen eine Hauptrolle bezüglich der Verringerung einiger Inhaltsstoffe spielt. Auf Chromosom N11 konnten an gleicher Position mit dem SSR-Marker tt1_1 hochsignifikante QTL für F1PA1-, F1PA2-, Flavonoid- und Proanthocyanidin-Gehalte lokalisiert werden. Ferner finden sich in unterschiedlichen Abständen von 4 cM bis 12 cM auch QTL für Samenfarbe, Öl-, F2PA2-, F2PA3 und F3PA4-Gehalte. Dies deutet darauf hin, dass der SSR-Marker mit einer Kopie des Gens tt1 in der DH-Population YE2 gekoppelt sein könnte. Aus der Kartierungsposition des Markers lässt sich eine schwache Assoziation zur Samenfarbe in B. napus ableiten, da keine direkte Kopplung mit dem Samenfarbe-QTL auf Chromosom N11 nachweisbar war. Die gleiche Position des tt1_1-Markers mit den genannten QTL deutet auf eine mögliche direkte Beteiligung des tt1-Gens bei der Ausbildung der Endotheliumzellen und einen indirekten Einfluss des Genprodukts auf die Anreicherung von Proanthocyanidinen hin. Die Ergebnisse dieser Studie bilden die Grundlage für eine markergestützte Züchtung zur Erzeugung hellsamiger Winter-Ölrapssorten mit verbesserter Schrotqualität. Dies ist sowohl in Hinblick auf eine Verwendung des Pressrückstandes als Futtermittel als auch als Basis für die Gewinnung von hochwertigen Protein-Isolaten und Konzentraten für die Tier- und Humanernährung relevant. Die eng mit der Samenfarbe und den phenolischen Verbindungen gekoppelten molekularen Marker, die in dieser Studie identifiziert wurden, können wertvolle Werkzeuge für die Züchtung neuer hell- bzw. gelbsamiger Genotypen mit reduzierten Gehalten an antinutritiven Substanzen darstellen.