Kümmel (Carum carvi) ist eine Kulturpflanze der Familie der Apiaceae mit einer langen Nutzungs- und Anbaugeschichte. Früchte oder extrahierte Bestandteile werden als Gewürz, in Arzneimitteln und zur Keimhemmung bei Kartoffeln verwendet. Bis zur Einführung einjähriger Sorten in den 1990er Jahren basierte der Kümmelanbau in Europa auf zweijährigen Sorten. Der einjährige Anbau verspricht eine Reduzierung der Produktionskosten und eine bessere Integration in die Fruchtfolge. Derzeitige einjährige Sorten erzielen jedoch keine zufriedenstellenden Erträge und keinen zufriedenstellenden Ätherischölgehalt. Zudem wird der Kümmelanbau in Deutschland durch den fortschreitenden Klimawandel riskanter. Daher wurde ein Züchtungsprojekt gestartet, mit dem Ziel das Ertragspotenzial und den Ätherischölgehalt im einjährigen Kümmel zu erhöhen und an klimatische Änderungen angepasstes Material zu entwickeln. Um Ertragssteigerungen zu erzielen, sollte die Züchtung synthetischer Sorten als potentielle Methode in der Kümmelzüchtung getestet werden. Diese Methode erlaubt partiell die systematische Nutzung von Heterosis. Unter der Annahme einer vorwiegenden Fremdbefruchtung erwarteten Züchter eine starke Heterosis bei Kümmel. Jedoch wurden weder Heterosis noch überwiegende Fremdbefruchtung bei freier Bestäubung für Kümmel bisher experimentell nachgewiesen. Daher war die Gewinnung erster Erkenntnisse zur Heterosis und zur Auskreuzungsrate von Kümmel ein wesentliches wissenschaftliches Ziel dieser Arbeit. Darüber hinaus wird die Kümmelzüchtung dadurch erschwert, dass kaum phänotypische wie genotypische Daten zum verfügbaren genetischen Material vorliegen. Um eine solide Grundlage für neue Züchtungsprogramme zu schaffen, sollte innerhalb des Projekts eine breite phänotypische und genotypische Evaluierung genetischen Materials durchgeführt werden. Diese Arbeit konzentrierte sich auf die genotypische Evaluierung. Zur phänotypischen und genotypischen Bewertung wurde ein Set von 137 Akzessionen bestehend aus 67 einjährigen und 70 zweijährigen Akzessionen zusammengestellt (Kapitel 1, von Maydell et al. 2021a). Ein GBS wurde für die Genotypisierung ausgewählt und führte zur Generierung eines Sets von 13.155 SNP-Markern. Dieser Ansatz ist in seiner Breite und Tiefe für die Züchtungsforschung an Kümmel einmalig. Die Populationsstruktur wurde unter Verwendung einer Hauptkoordinatenanalyse, eines Bayes‘schen Clusterings, phylogenetischer Bäume und eines „neighbor networks“ untersucht. Alle Analysen zeigten eine Aufteilung der Akzessionen in zwei Subpopulationen, die mit dem Blühtyp assoziiert war. Die AMOVA wies auf eine eher geringe genetische Variation zwischen den beiden Subpopulationen von 7,84 % hin. Zusätzlich wurde bei 35 Akzessionen eine Durchflusszytometrie durchgeführt, um die Genomgröße von Kümmel zu bestimmen. Es wurde eine durchschnittliche Genomgröße von 4.282 pg/2C geschätzt, was in etwa der Hälfte der in der Literatur angegebenen Größe entspricht. Im Allgemeinen wurde bestätigt, dass GBS eine robuste Methode zur Analyse der Populationsstruktur und genetischen Diversität in Sonderkulturen wie Kümmel ohne Referenzgenom sein kann. Mit weiteren nachgelagerten Anwendungen dürfte sich GBS als sehr kosteneffizient und nachhaltig erweisen. In einer weiteren Studie konnten die gefundenen SNPMarker bereits erfolgreich in diagnostische Marker umgewandelt werden.weiterlesen