Exploring modified durum wheat (Triticum durum Desf.) plant architecture

Abstract

Der Blütenstand in Weizen, auch als Ähre bezeichnet, trägt eine determinierte Anzahl von Ährchen auf der Hauptachse in wechselständiger Anordnung. Der sogenannte ‚Miracle Wheat (Wunder-Weizen)‘ zeigt eine veränderte Ährenarchitektur mit starken Verzweigungen, was auf zusätzlich entstehende Ährchen oder Miniaturähren zurückzuführen ist. In der vorliegenden Arbeit wurden – neben einem kürzlich identifizierten Gen im branched head (bht) Lokus- zwei zusätzliche QTLs auf Chr. 2BS und 1AS identifiziert, die den ‘Miracle wheat’ Phänotyp in tetraploidem Weizen kontrollieren. Weiterführende Analysen zeigten, dass der QTL auf Chr. 2BS dem Homeolokus für den ‘Miracle wheat’ QTL auf Chr. 2AS (QSS.ipk-2AS) entspricht. Desweiteren wurden Near Isogenic Lines (NILs) als genetische Ressourcen entwickelt, die das ‘Miracle wheat’ Allel (bh-A1) tragen, und somit als Basis für weitere Studien zur Ährenentwicklung als auch für Source-Sink Verhältnisse im Weizen zur Verfügung stehen.

Wheat inflorescence, also known as the spike, bears a determinate number of spikelets arranged in a distichous order on the main axis of the spike. Wheat strain known as ‘Miracle wheat’ or the branched head wheat shows a non-canonical spike form where secondary spikelets and/or small-sized mini-spikes appear from the central axis of the spike. Besides the previously identified gene underlying the ‘Miracle wheat’ or the branched head(bht) locus, the current study identified two additional QTL on chrs.2BS and 1AS controlling ‘Miracle wheat’ phenotype in tetraploid wheat. Further analyses showed that the QTL on Chr. 2BS (QSS.ipk-2BS) is found to be the homoeo-locus for ‘Miracle wheat’ QTL on chr.2AS (QSS.ipk-2AS). Furthermore, ‘Miracle wheat’ Near Isogenic Lines carrying the ‘Miracle wheat’ allele (bh-A1) were developed as unique genetic resources to further studying the genetic basis of wheat spike development as well as the source-sink relationship in wheat.