Juvenile drought stress tolerance and QTL detection in wild barley introgression lines - [kumulative Dissertation]

Abstract

Trockenheit ist einer der Hauptstressfaktoren die Erträge in der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion gefährden. Ein wichtiges Ziel der Pflanzenzüchtung ist es daher Sorten zu entwickeln, die auch unter wasserlimitierten Bedingungen hohe Erträge produzieren. Um dieses Ziel zu erreichen müssen diverses Pflanzenmaterial und effiziente Phänotypisierung gegeben sein. Wildgerstenintrogressionslinien (ILs) können die Einführung von exotischen Allelen in Elitegenpools von Züchtungsprogrammen vereinfachen. In dieser Dissertation wurden Trockenstressantworten von Jungpflanzen der IL-Bibliothek S42IL getestet und QTL (quantitative trait loci) für physiologische und Wachstumsparameter bestimmt. Die erste Studie (moderater Stress) wurde an der Hochdurchsatzphänotypisierungsplattform „Plant Accelerator“ in Adelaide in Australien durchgeführt, die zweite Studie (starker Stress) wurde in einem regulären Gewächshaus der Martin-Luther-Universität in Halle durchgeführt. Zusätzlich zur Phänotypisierung der Pflanzen wurden 55 der S42ILs mit durch „genotypingbysequencing“ generierten SNP Markern genetisch charakterisiert.

Drought is one of the most severe stresses, limiting crop yields worldwide. A main objective of plant breeding, therefore, is the development of varieties withhigh yields under drought. Exotic plant material and efficient phenotyping protocols are needed to achieve this goal. Wild barley introgression lines (ILs) may facilitate the introduction of exotic alleles into elite breeding gene pools. In this thesis a set of wild barley introgression lines of the S42IL library was tested for its response to drought stress at the juvenile development stage. Quantitative trait loci (QTL) were localized for growth and physiological parameters. Two different studies were conducted. The first study was carried out at the high-throughput phenotyping platform ‘Plant Accelerator’ in Adelaide, Australia. The second study evaluated 52 S42ILs under severe drought stress under regular greenhouse conditions at Martin-Luther University in Halle, Germany. Additionally the S42ILs were genetically characterized with SNP markers generated by genotyping by sequencing (GBS).