3. Ergebnisse
3.2.2 Kopplungsanalyse
uberwiegend die zwei Genotypen A1A1 und A1A2 ausgepr¨agen. Der Genotyp A2A2
ist ¨außerst selten und wurde bisher nur ein einziges Mal nachgewiesen.
SKDH: Die nachgewiesene Variation des monomeren Enzymsystems SKDH beschr¨ankt sich auf die B-Zone mit drei Genotypen B1B1, B1B2 und B2B2. Die A-Zone ist monomorph.
PPO: Das Enzymsystem PPO ist ebenfalls monomer. In der A-Zone existieren drei Genotypen, von denen der Genotyp A1A1 bisher nur in einem Vorkommen best¨atigt werden konnte. Auf die Darstellung von wenigstens zwei weiteren invariablen Zonen wurde aus Gr¨unden der ¨Ubersichtlichkeit verzichtet.
PGM: Die A-Zone des monomeren Enzymsystems PGM variiert nicht. Drei Genotypen B1B1, B1B2 und B2B2 wurden in der B-Zone nachgewiesen.
3.2.2 Kopplungsanalyse 3.2.2.1 Vorbemerkungen
Die Verteilung einer Vielzahl von Genloci auf die limitierte Anzahl von Chromo-somen eines Individuums f¨uhrt zu dem Umstand, daß nicht alle Gene frei rekombiniert werden. Davon sind m¨oglicherweise auch die in der vorgelegten Arbeit betrachteten poly-morphen Genloci der Vogelkirsche betroffen. Die ideale Ausgangslage f¨ur Kopplungs-analysen bilden Kreuzungen von Einzelindividuen, die sich durch einen hohen individu-ellen Heterozygotiegrad hinsichtlich der zu betrachtenden Genloci auszeichnen. F¨ur die pr¨azise Rekonstruktion der Rekombinationsverh¨altnisse werden Zwei-Locus-Genotypen der Kreuzungsnachkommen ben¨otigt, um die tats¨achlich realisierten Paarungsbeitr¨age, aus denen sich die Kopplungsraten f¨ur alle gebildeten Allelkombinationen angeben ließen, elternspezifisch bestimmen zu k¨onnen.
Existieren in einer Population nur zwei unterschiedliche Genotypen und lassen sich in deren Einzelbaumnachkommenschaften alle von außerhalb der Population stammenden Paarungsbeitr¨age identifizieren, gelten alle ¨ubrigen Nachkommen als aus der Paarung der beiden Genotypen entstanden. Um eine Kopplungsanalyse an solchem Samenma-terial aus freier Abbl¨ute durchf¨uhren zu k¨onnen, mußte die Stichprobe um den Anteil, der gesichert aus populationsexterner Befruchtung stammt, verringert werden. Diese
Nachkommen eignen sich somit gleichermaßen f¨ur eine Kopplungsanalyse wie die aus einer definierten Kreuzung stammenden, wenn die Tr¨ager identischen Genotyps den gleichen Inkompatibilit¨atsgenotyp besitzen und somit untereinander selbstinkompatibel sind. Aus-gehend vom doppelt-heterozygoten Samenelter wurde die bei HATTEMER et al. (1993) dargestellte Vorgehensweise zur Sch¨atzung der Kopplungsratecauf die in den Tabellen 3-5a und 3-5b reduzierten Fallbeispiele f¨ur verschiedene Kombinationen von Enzymgenloci im Vorkommen Weendeangewandt.
Die Anteile an der Gesamtnachkommenschaft einer Paarung, deren elterliche ga-metische Beitr¨age zugeordnet werden k¨onnen, verringern sich mit zunehmender Heterozy-gotie des Pollenelters und beeinflussen somit maßgeblich die Gr¨oße einer zu untersuchen-den Stichprobe.
So trat der Fall auf, in dem der Pollenelter an einem der beiden Genloci homozygot ist z. B.
A1A1
B1B2
. Dadurch reduziert sich die Anzahl von Genotypen von 9 aus der Paarung zweier doppelt-heterozygoter Individuen (nach HATTEMER et al. 1993, S. 115) auf 6, wie die Tabelle 3-5a verdeutlicht.
Tab. 3-5a: Berechnung der genotypischen Verteilung nach Kreuzung eines einfach-hetero-zygoten mit einem doppelt-heteroeinfach-hetero-zygoten Individuums
Schließlich ergibt sich aus der Paarung mit einem doppelt-homozygoten Pollenel-ter der einfachste aufgetretene Fall, daß nur Pollen des Alleltyps
A2
B2
gebildet werden (s. Tabelle 3-5b). Unter den Nachkommen sind nur vier Genotypen pr¨asent, deren El-ternschaft eindeutig differenzierbar ist, wie im Folgenden die Tabelle 3-5b belegt.
Tab. 3-5b: Genotypische Verteilung in der Nachkommenschaft nach Kreuzung eines doppelt-homozygoten mit einem doppelt-heterozygoten Individuums (nach HATTEMER et al. 1993, S. 118, Tab. 6-10)
f Gameten
3.2.2.2 Nachweis von Kopplung
Die Population Weende besteht faktisch aus zwei vollst¨andig kompatiblen Indi-viduen, von denen das eine durch einen zentralen Baum BD 11 und das andere durch den genetisch an den beobachteten Enzymgenloci identischen Rest BD 1 bis BD 10 repr¨asentiert wird. Dabei weist BD 11 drei (PGM-B1B2, SKDH-B1B2 und GOT-C1C2) und die anderen weisen vier Genloci in heterozygotem Zustand (PGM-B1B2, PGI-B1B2, 6PGDH-A1A2 und ACO-B1B2) auf. Da f¨ur die Kopplungsanalyse der Samenelter in jedem Fall zwei Genloci in heterozygotem Zustand besitzen muß, sind 45 Kombina-tionsm¨oglichkeiten an 9 Paaren von Enzymgenloci untersucht worden, 3 f¨ur BD 11 und 6 f¨ur die ¨ubrigen. Von jedem Individuum wurde eine Stichprobe von 160 Samen nach freier Abbl¨ute mit Hilfe von Enyzmgenmarkern untersucht. W¨ahrend f¨ur BD 11 ausreichend Samen vorhanden waren, mußte f¨ur die zweite Stichprobe das Saatgut der ¨ubrigen B¨aume, die aus Wurzelbrut entstanden sind, gemischt werden. Die Mischung ist proportional zur tats¨achlich geernteten Samenmenge des einzelnen Klonvertreters vorgenommen worden.
W¨ahrend eine Segregationsanalyse nur die Spaltungsverh¨altnisse von vererbbaren Merkmalen an einem einzelnen Genort betrachtet, wird bei der Kopplungsanalyse die kombinierte Weitergabe von Merkmalen zweier Genloci auf ihre Unabh¨angigkeit gepr¨uft.
Insgesamt erwiesen sich 92 Nachkommen der Vogelkirsche BD 11 und 76 der ¨ubrigen mit der Hypothese ¨uber ihre Abstammung konsistent. Diese konnten f¨ur die Kopplungs-analyse verwendet werden. In den F¨allen, in welchen der bei Samen- und Pollenelter heterozygote Genotyp PGM-B1B2 in die Kopplungsanalyse integriert wurde, reduzierte sich die Anzahl der verwendbaren Nachkommen nochmals auf 49 (vgl. auch Tab. 3-5a).
Im Kopf der folgenden Tabelle 3-5c sind die erwarteten Kopplungsverh¨altnisse f¨ur die beiden jeweils betrachteten Genloci, die an dieser Stelle mit den Platzhaltern X und Y bezeichnet sind, angegeben und in den dazugeh¨origen Spalten die absoluten H¨aufigkeiten der identifizierten Kombinationen von Enzymgenloci dargestellt.
In der letzten Spalte sind die aus den vorliegenden Verh¨altnissen gesch¨atzten Kopp-lungsraten c aufgelistet. Die Rekombinationsrate 1−c ist das Komplement der Kopp-lungsrate zu eins und bezeichnet die Wahrscheinlichkeit daf¨ur, daß zwischen den beiden betrachteten Genloci eine ungerade Zahl von Crossover stattfanden.
Die jeweils in den beiden Spalten unter X1
aufgelisteten Werte sollten sich bei Kopplung in ihrer etwaigen Gr¨oßenordnung entsprechen. Abweichungen hiervon sind m¨oglicherweise auf Unregelm¨aßigkeiten bei der Segregation zur¨uckzuf¨uhren.
Tab. 3-5c: Kopplungsverh¨altnisse und -raten zwischen Enzymgenloci
m Gameten
Kopplungs-Kombinierte und ihre H¨aufigkeiten rate
Enzymgenloci
Da beide Sameneltern am Genlocus PGM-B heterozygot sind, ergeben sich zwangs-l¨aufig die meisten Kombinationen mit diesem Genort. Der st¨arksten beobachteten Kopp-lung unterliegen die Enzymgenloci PGM-B und PGI-B mit c= 0,837. Die Kombination von PGM-B und GOT-C weist mit c = 0,735 ebenfalls eine ziemlich strenge Kopplung auf. Die folgenden drei Kombinationen von SKDH-B, 6PGDH-A und ACO-B mit PGM-B weisen Abweichungen von der regelm¨aßigen Segregation der Gameten an den einzelnen Genloci sowie bei der Rekombination der aus ihnen erfolgreich gebildeten Genotypen auf.
Daher ist deren Kopplung an den Enzymgenlocus PGM-B kaum nachweisbar.
Das Ausmaß der Kopplung zwischen PGI-B und ACO-B ist als gering einzustufen.
Die Allele der Genloci PGI-B und 6PGDH-A rekombinieren frei (c=0,511). Mit einer Kopplungsratec= 0,598 weist die Kombination von 6PDGDH-A und ACO-B bereits eine deutliche Abweichung von unabh¨angiger Vererbung auf. Dabei haben sowohl 6PDGDH-A als auch 6PDGDH-ACO-B in Kombination mit PGM-B die zahlenm¨aßig gleiche Verteilung der Genotypen, die sich aber jeweils auf unterschiedliche Individuen verteilen, und somit auff¨alligerweise eine identische Kopplungsrate (c=0,531) aufgewiesen. Obwohl f¨ur die Kombination SKDH-B und GOT-C keine strenge Kopplung nachweisbar ist, weisen die Genotypen deutliche Unterschiede im Hinblick auf ihre Gleichh¨aufigkeit auf, was auf m¨ogliche Unterschiede in der Segregation an den Genloci hinweist, die durch eine pr¨aferentielle Befruchtung noch verst¨arkt worden ist.
Bei der Kulturkirsche haben BOˇSKOVI ´C et al. (1997b) und BOˇSKOVI ´C & TO-BUTT (1998) sowie GRANGER (1996b) an inter- bzw. intraspezifischen Kreuzungen Kopplungsanalysen an einer großen Anzahl unterschiedlicher Enzymgenloci durchgef¨uhrt.
BOˇSKOVI ´C & TOBUTT (1998) bilden auf der Basis ihrer Ergebnisse die relative Lage der
Genloci zueinander ab. Auch wenn sie einige Enzymsysteme, wie GOT, 6PGDH oder PGI, untersucht haben, ergeben sich keine Vergleichsm¨oglichkeiten, da sie keine der hier unter-suchten Kombinationen in wenigstens einem Individuum vorgefunden haben. GRANGER (1996b) klassifiziert acht untereinander und an den Inkompatibilit¨atgenlocus gekoppelte Enzymgenloci (6PGDH, G6PDH, MDH, PGM, SKDH, FDP, GOT und IDH) sowie einen davon unabh¨angigen (PGI). Dies steht im Widerspruch zu den hier vorgelegten Ergebnis-sen, die Kopplung zwischen PGM-B und PGI-B sowie weitgehend freie Rekombination zwischen PGM-B, SKDH-B und 6PGDH-A sowie zwischen PGI-B und GOT-C nach-weisen. Die Sch¨atzung der Rekombinationsraten zwischen GOT, SKDH und PGM wirft GRANGER (1996b) nicht aus, da er ¨ubereinstimmend mit den Ergebnissen der vor-liegenden Arbeit feststellt, daß die Verteilung der Genotypen nicht regul¨ar ist. Dar¨uber hinaus sieht er einen Zusammenhang mit der Kopplung des Enzymgenlocus GOT an den Inkompatibilit¨atsgenlocus.
Die Kopplungsverh¨altnisse zwischen Inkompatibilit¨ats- und untersuchten Struktur-genloci lassen sich bisher nur modellhaft wiedergeben (LEACH 1988), da nach bisheri-gen Erkenntnissen keine labortechnische Methode zur Identifikation des S-Genotyps an einem fr¨uhen Zygotenstadium, wie dem Samen der Vogelkirsche, existiert. S-Allele bei der Kirsche sind mit den heutigen Methoden erst mit der Bl¨ute nachweisbar. Mit Hilfe von molekulargenetischen Methoden haben TAO et al. (1999) zwei der sechs h¨aufigsten S-Allele auch in Griffeln der Kulturkirsche nachweisen k¨onnen. Bis alle S-Allele bei der Vogelkirsche auf molekularbiologischer Basis differenzierbar sind, wird noch einige Entwicklungsarbeit geleistet werden m¨ussen. Ob sich diese Methoden k¨unftig auch auf Samen anwenden lassen, l¨aßt sich zum gegenw¨artigen Zeitpunkt nicht beantworten.
3.3 Genetische Strukturen verschiedener Vogelkirschenvorkommen