Versuche zur Analyse der Vererbung von Peroxidase-Isoenzymmustern der Douglasie, Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco, anhand vom vegativem Material: Nadeln und somatischen Calluskulturen : Dissertation
Die Notwendigkeit zur individuellen Charakterisierung von Genotypen der Douglasie ergibt sich aus ihrer natürlichen Variationsbreite und aus der Bedeutung, die sie bei uns als Waldbaum hat. Es war Gegenstand dieser Untersuchung, die Isoenzymtechnik, die sich an anderen Objekten bewährt hat, auf die Möglichkeit der Übertragung auf vegetative Gewebe der Douglasie zu prüfen. Als Methode wurde eine Polyacrylamidgeltechnik, die nach gängigen Verfahren adaptiert wurde, angewendet. Sie wurde ein einem Modellprojekt (Diprion pini, gemeine Kiefernbuschhornblattwespe) und an vegetativem Material der Douglasie auf ihre Eignung getestet und kurz beschrieben. Als Eignungskriterium wurde die Reproduzierbarkeit genetisch interpretierbarer Isoenzymmuster angesehen. Am Modellobjekt Diprion pini wurden zwei Genorte, X und Y, der unspezifischen Esterasen beschrieben. Jeder der beiden Genorte trägt zwei codominante Allele, die nach den Wanderungseigenschaften der von ihnen codierten Isoenzyme als XF bzw. YF (jeweils das schneller wandernde Isoenzym, F für "fast") und XS bzw. YS (S für "slow") bezeichnet wurden. Die Isoenzymbanden des Genorts X erscheinen bzw. verschwinden in Abhängigkeit von den Entwicklungsstadien des Insekts, und zwar nicht zum gleichen Zeitpunkt wie die des Genorts Y. Dieser epigenetische Effekt lässt sich den Entwicklungsstadien zuordnen. Dasselbe trifft für zwei unscharfe, nicht in Bänder aufgelöste Flecken ("Zonen Z 1 und Z 2) zu. Ihre Ausprägung wird hypothetisch mit der Reifung der Gonaden in Zusammenhang gebracht. Epigenetische Schwankungen der Isoperoxidaemuster werden an Nadelmaterial von Douglasie ebenfalls beobachtet. Ihre Zuordnung zu Variationsursachen kann nicht ebenso scharf durchgeführt werden wie beim Modellobjekt. An ca. 100 verwandten Douglasien (9 F1-Halbgeschwisterfamilien aus 12 - darunter 3 reziproken - Kreuzungen zwischen 6 Eltern) werden die Nadelextrakt-Isoperoxidasen der Douglasie auf ihre genetische Kontrolle untersucht. Von 9 beobachteten Banden zeigen 5 eine Segregation nach Mendelschen Regeln. Sie lassen sich hypothetisch auf 4 Genloci zurückführen. Um den hypothetischen Charakter der Interpretation hervorzuheben, wird auf eine Bezeichnung der Loci nach üblicher Schreibweise verzichtet. Die Banden werden nach ihrer Position vom Start her mit Antiqua-Kleinbuchstaben bezeichnet. Erscheint keine Bande, wird an ihrer Position das Zeichen Ø geschrieben. Alle Banden der 4 Loci unterliegen einem dominant/rezessiven Erbgang (dargestellt durch das Größer-/Kleinerzeichen), Jede der folgenden Zeilen symbolisiert einen Genlocus und seine Dominanzbeziehungen: a < Ø, b >Ø, e >g > Ø > e; h > Ø. Auf diese Weise war es möglich, erstmals Isoenzym-Genloci an vegetativem Material der Douglasie zu beschreiben. Die Beschreibung ist durch Chiquadrattests und durch die gegenseitigen Bestätigungen aus den Kreuzungen gesichert. Entsprechend dem Umfang des Materials hat sie hypothetischen Charakter. Ein Baum, der Elter D, wird als Chimäre aus genetisch unterschiedlichen Geweben beschrieben. Der Unterschied wird hypothetisch auf ein mitotisches crossing over zurückgeführt. Es wurde somit erstmals demonstriert, dass und wie die Folge eines mitotischen crossing over ohne Kenntnis von Koppelungsgruppen,allein aus der Aufspaltung der Isoenzymbanden in der F1 , erkennbar wird. Die Feststellung eines dominant/rezessiven Erbganges von Isoenzymbanden liegt parallel zu einigen wenigen zitierten Fällen; als Normalfall wäre Codominanz zu erwarten. Zur Erklärung wird ein Funktionsprinzip formuliert, nach dem Dominanz zwischen Isoenzymbanden in einfacher und allgemeingültiger Form als Folge eines Genregulationseffektes erklärt werden kann, ohne dass die biochemischen Mechanismen des Regulationsvorganges berührt werden. Die Isoenzymmuster der Gewebekulturextrakte von vegetativem Material derselben Individuen, wie unter 6. angegeben, lassen keine Zuordnung zwischen einzelnen Isoperoxidasen und Genorten zu. Durch Zusammenfassen der Banden zu Gruppen lässt sich dennoch zeigen, dass die Muster weitgehend genotypisch bestimmt sind. Der Modus der Bestimmung kann nicht geklärt werden. Es werden dafür verschiedene Interpretationsmöglichkeiten in Erwägung gezogen. Eine einwandfreie experimentelle Sicherung für die genetische Interpretierbarkeit einschließlich der epigenetischen Effekte wird als grundlegende Voraussetzung für die Einsatzmöglichkeit jedes einzelnen zur Genotypenidentifizierung vorgesehenen Isoenzymmarkers gefordert. Unter dieser Voraussetzung werden der Methode hervorragende Einsatzmöglichkeiten in der modernen Forstpflanzenzüchtung, vor allem auch bei Anwendung von in-vitro-Methoden, zugesprochen.
