Genetic mapping of QTL for bolting time after winter in sugar beet (Beta vulgaris L.)

Pfeiffer, Nina

An approach for a distinct yield increase in sugar beet could be the cultivation of autumn sown winter beets. To realize this cropping system it is required that bolting of sugar beets after winter has to be controlled genetically. The aims of my study were the identification and genetic mapping of quantitative genetic factors affecting post-winter bolting delay and post-winter bolting resistance in beet. These aims were pursued by QTL mapping in segregating populations derived from crossing parents with noticeable bolting behavior. In such a segregating sugar beet population the bolting behavior was phenotyped in F3 families as days to bolt, as well as bolting rate. This data was used in combination with the genetic map based on F2 single plants to map QTL for both traits of interest. One QTL for each trait which explained about 65 % of the phenotypic variation was successfully mapped to the same region on chromosome 9. In a further mapping population the traits of interest were transferred from a leaf beet accession. While the F2 population was segregating for both traits, in the F3 families only post-winter bolting delay could be assessed in two different experiments under natural overwintering conditions as well as after artificial cold treatment. The phenotypic data was used in combination with the developed genetic map based on F2 single plants for QTL mapping. In total, two QTL for bolting delay after artificial cold treatment could be successfully mapped to chromosomes 3 and 5 as well as three QTL for bolting delay under natural overwintering conditions (chromosome 3, 5 and 9) explaining up to 54,6 % of the observed phenotypic variation. Confidence intervals and QTL positions indicate that the QTL mapped on chromosome 3 as well as the QTL mapped on chromosome 5 reflect the same underlying genetic factors.

Einen Ansatz für eine Ertragssteigerung bei Zuckerrüben könnte der Anbau von Winterrüben bieten. Für eine Umsetzung dieses Anbausystem muss jedoch das Schossen züchterisch bearbeitet werden. Ziel der Arbeit war die genetische Kartierung von QTL, die an der Ausprägung von sowohl verzögertem Schossen als auch einer vollständigen Schossresistenz beteiligt sind, da das Schossen zu gravierenden Ertragsverlusten führt. Hierfür wurden bi-parentale Populationen entwickelt. In einer so erstellten Zuckerrübenpopulation wurde das Schossverhalten als Tage bis zum Schossen, sowie als Schossrate in F3 Familien erfasst und diese phänotypischen Daten wurden zusammen mit der genetischen Karte, die auf Basis der F2 Pflanzen erstellt wurde, zur QTL-Kartierung verwendet. Dabei konnte für jedes der beiden erfassten Merkmale ein QTL, welcher 65% der beobachteten Variation genetisch erklärt, in der gleichen Region von Chromosom 9 kartiert werden. In einer weiteren Population wurden die Merkmale Schossverzögerung und Schossresistenz aus einem Mangoldelter eingekreuzt. Obwohl die F2 Population für beide Merkmale aufspaltete, konnte in der F3 Generation nur eine Aufspaltung für das Merkmal Schossverzögerung beobachtet werden. Die Schossverzögerung der F3 Familien wurde in zwei verschiedenen Experimenten, unter natürlichen Überwinterungsbedingungen sowie nach künstlicher Kältebehandlung, als Tage bis zum Schossen erfasst. Die phänotypischen Daten wurden zusammen mit der genetischen Karte zur QTL-Kartierung verwendet. Insgesamt konnten zwei QTL für Schossverzögerung nach künstlicher Kältebehandlung auf den Chromosomen 3 und 5 sowie drei QTL für Schossverzögerung unter natürlichen Überwinterungsbedingungen auf den Chromosomen 3, 5 und 9 kartiert werden. Diese erklären bis zu 55% der phänotypischen Variation. Die Konfidenzintervalle sowie die Positionen der kartierten QTL auf Chromosom 3 und der QTL auf Chromosom 5 deuten daraufhin, dass es sich hierbei um die gleichen genetischen Faktoren handelt.

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Pfeiffer, Nina: Genetic mapping of QTL for bolting time after winter in sugar beet (Beta vulgaris L.).

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