Zeid, Mahmoud: Analysis of genetic diversity based on molecular markers (AFLP) and of heterosis in faba bean (Vicia faba L.)

Dissertation (PDF (.pdf), 5.221 KB)

Schlüsselwörter
Faba bean, AFLP, Genetische Diversität, Heterosis
Faba bean, AFLP, Genetic diversity, Heterosis

Sachgruppe der DNB
39 Landwirtschaft, Garten
Basisklassifikation
48.58
Göttinger Online Klassifikation
YEA 900

Dissertation zur Erlangung des Doktortitels, angenommen von: Georg-August-Universität Göttingen, Fakultät für Agrarwissenschaften, 2003-02-06

Abstract (ENG)

Amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers were used to assess the genetic diversity among 79 inbred lines of recent elite faba bean (Vicia faba L.) cultivars of Asian, European (Northern and Southern) and North African origin. Different sources of error arising along the steps of the analysis were investigated. Scoring across gels was found to be a major source of error, illustrating the need for sample replications and several appropriate check entries. Clustering of inbred lines based on Jaccard’s similarity coefficient and the Principal Coordinate Analysis showed the Asian group of inbred lines to be the only visible group, other lines showed no marked further grouping. Nevertheless, pedigree relationships were verified. Pattern of genetic similarities between inbred lines, grouped according to their geographic origin corroborate available information on the history of spread and cultivation of faba bean in the studied regions. AFLP markers are thus of great value in allocation of genotypes where doubtful or no pedigree information is available and in organizing germplasm.

As further step, the relation between genetic similarities of carefully selected diverse 18 European faba bean lines and both performance and heterosis of their hybrids was investigated. Parental lines, 62 F1-hybrids and their F2-progenies were evaluated in field trials in four environments in Germany for their seed yield, 1000-seed weight and plant height. Correlation coefficients between the genetic similarity estimates and either heterosis or F1-hybrid performance and those between specific genetic similarity and specific combining ability for the three studied traits were too small to be of predictive value. Results showed that AFLP-based genetic similarities are not predictive of the performance of hybrids or heterosis within the elite European faba bean gene pool, at least as long as mating of parents that are related by pedigree is excluded.

Abstract (GER)

Es wurden „Amplified fragment length polymorphism” (AFLP) Marker benutzt, um die genetische Diversität von 79 aktuellen Elite-Inzuchtlinien der Fababohne (Vicia faba L.) aus Asien, Europa (Norden und Süden) und Nordafrika zu studieren. Unterschiedliche Fehlerquellen, die entlang der Analyseschritte auftreten können, wurden untersucht. Das Scoren über Gele hinweg wurde als Hauptfehlerquelle erkannt, was die Notwendigkeit von Wiederholungen und mehreren geeigneten Kontroll-Prüfgliedern illustriert. Die auf Jaccards Ähnlichkeitskoeffizient beruhende Clusterung der Inzuchtlinien sowie die Hauptkoordinatenanalyse zeigte die asiatische Gruppe von Inzuchtlinien als einzige erkennbare Gruppe; die anderen Linien ließen keine weitere nennenswerte Gruppierung erkennen. Dennoch konnten Abstammungsdaten verifiziert werden. Das Muster der genetischen Ähnlichkeiten zwischen den Gruppen von Inzuchtlinien, gruppiert entsprechend ihrer geographischen Herkunft, stimmt mit den verfügbaren Erkenntnissen über die Geschichte der Verbreitung und Kultur der Fababohne in den betroffenen Regionen überein. Die AFLP Marker sind somit sehr wertvoll bei der Zuweisung von Genotypen zu Gruppen, wenn zweifelhafte oder keine Abstammungsdaten vorliegen und somit auch bei der Organisation von Zuchtmaterial.

Als weiterer Schritt wurde die Beziehung zwischen umsichtig nach Diversität ausgesuchten 18 europäischen Fababohnen-Linien und der Leistung und Heterosis ihrer Hybriden untersucht. Elternlinien, 62 F1-Hybriden und ihre F2-Hybriden wurden in Feldversuchen in vier Umwelten in Deutschland auf Kornertrag, Tausendkorngewicht und Pflanzenhöhe evaluiert. Die Korrelationskoeffizienten zwischen der genetischen Ähnlichkeit und Heterosis bzw. F1-Hybrid-Leistung und auch zwischen der spezifischen genetischen Ähnlichkeit und der spezifischen Kombinationsfähigkeit der drei untersuchten Merkmale waren zu klein, um für eine Vorhersage tauglich zu sein. Die Ergebnisse zeigen, daß AFL P-basierte genetische Ähnlichkeiten innerhalb des europäischen Elite-Genpools der Fababohne keinen Vorhersagewert für die Leistung von Hybriden oder deren Heterosis haben, zumindest solange Paarungen von verwandten Eltern ausgeschlossen sind.

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