Phenotypic, genetic, and genomic assessment of triticale lines and hybrids

Abstract

Triticale (×Triticosecale Wittmack) is a small grain cereal used for livestock feeding and as renewable energy source. These diverse types of usage lead to different breeding strategies, ideally resulting in continued increase of both, grain and biomass yield. Briefly, the objectives of this thesis were to explore aspects with relevance for line and hybrid breeding in triticale by phenotypic, genetic and genomic assessment of important traits. More specifically, the objectives of this study were to (i) evaluate agronomic traits, assess trait correlations, and investigate the amount of heterosis in triticale hybrids, (ii) examine the potential of line and hybrid cultivars for production of biomass, (iii) assess the phenotypic and genotypic variability in triticale germplasm, (iv) investigate long-term phenotypic trends based on cultivars registered in the past three decades, and (v) identify QTL for agronomical relevant traits. In conclusion, hybrids of triticale possess an increased biomass yield potential compared with their mid-parent values as well as compared with commercial reference cultivars. The findings on triticale germplasm and its breeding history provide important information for breeding programs. Furthermore, based on the obtained results, genomic approaches like marker-assisted or genomic selection appear promising to assist triticale breeding in the future.

Triticale (×Triticosecale Wittmack) ist eine kleinkörnige Getreideart welche in der Nutztierfütterung und als erneuerbare Energieressource eingesetzt wird. Diese unterschiedlichen Nutzungsformen führen zu diversen Züchtungsstrategien, welche im Idealfall in einem fortschreitenden Ansteigen sowohl des Korn- als auch des Biomasseertrags münden. Die Ziele dieser Arbeit in Kürze dargestellt sind es, Aspekte mit Relevanz für die Triticale-Linien- und die Triticale-Hybridzüchtüng durch die phänotypische, genetische und genomische Auswertung von wichtigen Pflanzenmerkmalen zu untersuchen. Im Detail sind die Ziele dieser Studie (I) die Evaluierung agronomischer Merkmale, das Aufzeigen von Zusammenhängen bei wichtigen Pflanzenmerkmalen und die Untersuchung des Umfanges der Heterosis, (II) das Potential von Linien- und Hybridsorten für die Biomasseproduktion festzustellen, (III) die phänotypische und genetische Variabilität des genetischen Materials von Triticale zu bewerten, (IV) die Untersuchung der langfristigen Entwicklungen von phänotypischen Merkmalen in registrierten Sorten der letzten drei Jahrzehnte und (V) die Identifizierung von QTL für agronomisch wichtige Pflanzenmerkmale. Zusammengefasst betrachtet besitzen Triticale-Hybriden, verglichen mit dem Leistungsmittel ihrer Eltern, ein erhöhtes Ertragspotential für Biomasse. Die Untersuchungsergebnisse des genetischen Materials von Triticale und seiner Züchtungshistorie stellen beträchtliche Informationen für Zuchtprogramme zur Verfügung. Auf Grund der gewonnenen Ergebnisse, sind wir darüber hinaus zur Ansicht gekommen, dass genomische Ansätze wie die Präzisionszucht (Marker Assisted Selection) und die genomische Selektion vielversprechend erscheinen, um die Triticale-Züchtung in der Zukunft zu fördern.