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47 Bericht über die 56. Tagung 2005 der Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute Österreichs HBLFA Raumberg - Gumpenstein, 22. - 24. November 2005 Anpassung der Sojabohne an besondere Qualitätsanforderungen J. VOLLMANN, H. WAGENTRISTL, A. POKEPRASERT, H. SCHALLY und H. GRAUSGRUBER Autoren: Univ.Prof. Dr. Johann VOLLMANN, Dr. Helmut WAGENTRISTL, MSc Apanee POKEPRASERT, Dr. Heinrich GRAUSGRUBER, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Department für Angewandte Pflanzenwissenschaften und Pflanzenbiotechnologie, Universität für Bodenkultur Wien, Gregor-Mendel Straße 33, A-1180 WIEN; Dipl.-Ing. Harald SCHALLY, Niederösterreichische Landes-Landwirtschaftskammer, Wiener Straße 64, A-3100 ST. PÖLTEN Züchtung auf Anpassungsfähigkeit Einleitung Sojabohnen bestehen zu etwa 30 % aus Kohlenhydraten, zu 20 % aus fettem Öl und zu 40 % aus Protein, wobei je nach Art der Nutzung einzelne dieser Stoff- gruppen bzw. spezifische Inhaltsstoffe in ihrer Bedeutung in den Vordergrund tre- ten. Kohlenhydrate spielen bei Spezialpro- dukten wie den Gemüsesojabohnen (= grüne Sojabohne, Edamame) eine wich- tige Rolle, weil in diesem Fall der Zu- ckergehalt (Saccharose) der im Stadium der Grünreife geernteten Körner sehr wesentlich den Geschmack des Produk- tes beeinflusst; Edamame-Sorten stam- men in der Regel aus Japan oder Taiwan, haben besonders große Körner, eine fei- ne Textur und eine geringe Lipoxyge- naseaktivität, welche bei konventionel- len Sorten den unangenehmen Bohnen- geschmack hervorruft (WAGEN- TRISTL et al., 2005). Neben der Saccha- rose wird auch den Oligosacchariden Raffinose und Stachyose als uner- wünschte Kohlenhydrate Aufmerksam- keit geschenkt, da sie in verschiedenen Sojaprodukten als blähungsauslösende Inhaltsstoffe identifiziert worden sind, weshalb man ihre Gehalte verringern möchte. Der Ölgehalt der Sojabohne ist das wich- tigste Qualitätskriterium im weltweiten Anbau. Sojaöl enthält jedoch in seinem Fettsäurespektrum vergleichsweise hohe Gehalte an Linolsäure (> 50 %), signifi- kante Anteile an alpha-Linolensäure (ca. 7 %) und Gehalte an gesättigten Fettsäu- ren von etwa 15 %, weshalb es aus ver- schiedenen Gründen (Oxidationsanfäl- ligkeit, negative Effekte auf das LDL/ HDL-Cholesterinverhältnis, Bildung von Transfettsäuren bei der Fetthärtung zur Herstellung von Margarine) ernährungs- medizinisch viel ungünstiger bewertet wird als beispielsweise Rapsöl (FUS- SENEGGER und WIDHALM, 2003). Andererseits ist Sojaöl reich an Tocophe- rolen (MARQUARD, 1990; UJIIE et al., 2005), die eine antioxidative Wirkung ausüben und zudem die Haltbarkeit des Öles erhöhen. Sojabohnen sind auch die wichtigste Quelle für Lecithin, das auf- grund seiner funktionellen Eigenschaf- ten als Emulgator in der Lebensmittel- technologie weithin eingesetzt wird. Wegen des geringen Ölgehaltes der Sa- men und der im Vergleich zu anderen Pflanzenölen ungünstigen Fetteigen- schaften ist Sojaöl in der europäischen Sojabohnenproduktion bedeutungslos. In Europa hingegen gilt das Hauptinter- esse an Sojabohnen deren hohem Samen- Proteingehalt von etwa 40 %. Sojapro- tein ist reich an Lysin, weist aber wie auch andere Leguminosenproteine eher niedrige Konzentrationen an den schwe- felhaltigen Aminosäuren Methionin und Cystein auf. Für die Tierernährung sind Proteingehalt der Bohnen bzw. des Schrotes, einzelne Aminosäurekonzent- rationen und der Gehalt an Trypsininhi- bitoren die wichtigsten wertbestimmen- den Merkmale, für Speisesojabohnen kommen je nach Art des Verwendung noch weitere Kriterien hinzu: Generell werden großkörnige und hellsamige Genotypen bevorzugt, da sie einen ge- ringeren Samenschalenanteil als klein- körnige Formen aufweisen; zudem be- steht eine positive Korrelation zwischen Tausendkorngewicht und Proteingehalt. Sojabohnen mit dunkler Pigmentierung des Nabels oder der Samenschale sind generell nicht für Speisezwecke ver- wendbar, da die dunkle Farbe zu uner- wünschten Verfärbungen der Produkte führen kann. Für viele Sojaprodukte ist der Proteingehalt des Kornes ein wichti- ges Qualitätskriterium, so z.B. für Soja- milch und Tofu. Neben einem Protein- gehalt von möglichst über 42 % spielen der Anteil wasserlöslicher Proteine so- wie die spezifischen Protein-Gelierungs- eigenschaften und der Phytatgehalt für die Tofu-Herstellung eine Rolle. Auch für die Erzeugung von entfetteten Soja- mehlen oder Proteinkonzentraten, die vielen Lebensmitteln zugesetzt werden, wird ein möglichst hoher Proteinge- halt im Ausgangsmaterial angestrebt (BHARDWAJ et al., 1999; KIM und WICKER, 2005; WILSON, 2004) Die im mitteleuropäischen Anbau erziel- baren Proteingehalte der Sojabohne lie- gen aus klimatischen Gründen oft deut- lich unter 40 % (VOLLMANN et al., 2000) und sind dann den am Weltmarkt verfügbaren Qualitäten unterlegen. Ne- ben einer besseren Anpassung an die spezifischen Produktionsbedingungen (SCHORI et al., 2003) ist also auch eine züchterische Adaptation an vorgegebe- ne Qualitätsanforderungen notwendig, um den heimischen Sojaanbau lukrati- ver zu machen. Dies wird im vorliegen- den Fall am Beispiel des Proteingehal- tes an verschiedenen Experimenten in Detailbefunden erörtert. Material und Methoden Feldversuche und Bestimmung des Proteingehaltes Mehrjährige Feldversuche wurden an den Standorten Raasdorf bzw. Gr. En- zersdorf (Niederösterreich) in 2.5 m lan- gen Einzelreihen-Experimenten jeweils als generalisierte Gitteranlagen in 2 Wie- derholungen angelegt und als solche (Bildung adjustierter Mittelwerte) ausge- wertet. Der Proteingehalt wurde mit Hilfe der Nahinfrarot-Reflexionsspektrosko- pie (NIRS, InfraAlyzer 450, Bran und Luebbe, Norderstedt, Deutschland) an vermahlenen Proben gemessen und in g kg -1 bezogen auf Trockenmasse ange- geben.
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47Bericht über die 56. Tagung 2005 der Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute ÖsterreichsHBLFA Raumberg - Gumpenstein, 22. - 24. November 2005
Anpassung der Sojabohne anbesondere Qualitätsanforderungen
J. VOLLMANN, H. WAGENTRISTL, A. POKEPRASERT, H. SCHALLY und H. GRAUSGRUBER
Autoren: Univ.Prof. Dr. Johann VOLLMANN, Dr. Helmut WAGENTRISTL, MSc Apanee POKEPRASERT, Dr. Heinrich GRAUSGRUBER,Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Department für Angewandte Pflanzenwissenschaften und Pflanzenbiotechnologie,Universität für Bodenkultur Wien, Gregor-Mendel Straße 33, A-1180 WIEN; Dipl.-Ing. Harald SCHALLY, NiederösterreichischeLandes-Landwirtschaftskammer, Wiener Straße 64, A-3100 ST. PÖLTEN
Züchtung auf Anpassungsfähigkeit
EinleitungSojabohnen bestehen zu etwa 30 % ausKohlenhydraten, zu 20 % aus fettem Ölund zu 40 % aus Protein, wobei je nachArt der Nutzung einzelne dieser Stoff-gruppen bzw. spezifische Inhaltsstoffe inihrer Bedeutung in den Vordergrund tre-ten.Kohlenhydrate spielen bei Spezialpro-dukten wie den Gemüsesojabohnen (=grüne Sojabohne, Edamame) eine wich-tige Rolle, weil in diesem Fall der Zu-ckergehalt (Saccharose) der im Stadiumder Grünreife geernteten Körner sehrwesentlich den Geschmack des Produk-tes beeinflusst; Edamame-Sorten stam-men in der Regel aus Japan oder Taiwan,haben besonders große Körner, eine fei-ne Textur und eine geringe Lipoxyge-naseaktivität, welche bei konventionel-len Sorten den unangenehmen Bohnen-geschmack hervorruft (WAGEN-TRISTL et al., 2005). Neben der Saccha-rose wird auch den OligosaccharidenRaffinose und Stachyose als uner-wünschte Kohlenhydrate Aufmerksam-keit geschenkt, da sie in verschiedenenSojaprodukten als blähungsauslösendeInhaltsstoffe identifiziert worden sind,weshalb man ihre Gehalte verringernmöchte.Der Ölgehalt der Sojabohne ist das wich-tigste Qualitätskriterium im weltweitenAnbau. Sojaöl enthält jedoch in seinemFettsäurespektrum vergleichsweise hoheGehalte an Linolsäure (> 50 %), signifi-kante Anteile an alpha-Linolensäure (ca.7 %) und Gehalte an gesättigten Fettsäu-ren von etwa 15 %, weshalb es aus ver-schiedenen Gründen (Oxidationsanfäl-ligkeit, negative Effekte auf das LDL/HDL-Cholesterinverhältnis, Bildung vonTransfettsäuren bei der Fetthärtung zurHerstellung von Margarine) ernährungs-medizinisch viel ungünstiger bewertetwird als beispielsweise Rapsöl (FUS-
SENEGGER und WIDHALM, 2003).Andererseits ist Sojaöl reich an Tocophe-rolen (MARQUARD, 1990; UJIIE et al.,2005), die eine antioxidative Wirkungausüben und zudem die Haltbarkeit desÖles erhöhen. Sojabohnen sind auch diewichtigste Quelle für Lecithin, das auf-grund seiner funktionellen Eigenschaf-ten als Emulgator in der Lebensmittel-technologie weithin eingesetzt wird.Wegen des geringen Ölgehaltes der Sa-men und der im Vergleich zu anderenPflanzenölen ungünstigen Fetteigen-schaften ist Sojaöl in der europäischenSojabohnenproduktion bedeutungslos.In Europa hingegen gilt das Hauptinter-esse an Sojabohnen deren hohem Samen-Proteingehalt von etwa 40 %. Sojapro-tein ist reich an Lysin, weist aber wieauch andere Leguminosenproteine eherniedrige Konzentrationen an den schwe-felhaltigen Aminosäuren Methionin undCystein auf. Für die Tierernährung sindProteingehalt der Bohnen bzw. desSchrotes, einzelne Aminosäurekonzent-rationen und der Gehalt an Trypsininhi-bitoren die wichtigsten wertbestimmen-den Merkmale, für Speisesojabohnenkommen je nach Art des Verwendungnoch weitere Kriterien hinzu: Generellwerden großkörnige und hellsamigeGenotypen bevorzugt, da sie einen ge-ringeren Samenschalenanteil als klein-körnige Formen aufweisen; zudem be-steht eine positive Korrelation zwischenTausendkorngewicht und Proteingehalt.Sojabohnen mit dunkler Pigmentierungdes Nabels oder der Samenschale sindgenerell nicht für Speisezwecke ver-wendbar, da die dunkle Farbe zu uner-wünschten Verfärbungen der Produkteführen kann. Für viele Sojaprodukte istder Proteingehalt des Kornes ein wichti-ges Qualitätskriterium, so z.B. für Soja-milch und Tofu. Neben einem Protein-gehalt von möglichst über 42 % spielen
der Anteil wasserlöslicher Proteine so-wie die spezifischen Protein-Gelierungs-eigenschaften und der Phytatgehalt fürdie Tofu-Herstellung eine Rolle. Auchfür die Erzeugung von entfetteten Soja-mehlen oder Proteinkonzentraten, dievielen Lebensmitteln zugesetzt werden,wird ein möglichst hoher Proteinge-halt im Ausgangsmaterial angestrebt(BHARDWAJ et al., 1999; KIM undWICKER, 2005; WILSON, 2004)Die im mitteleuropäischen Anbau erziel-baren Proteingehalte der Sojabohne lie-gen aus klimatischen Gründen oft deut-lich unter 40 % (VOLLMANN et al.,2000) und sind dann den am Weltmarktverfügbaren Qualitäten unterlegen. Ne-ben einer besseren Anpassung an diespezifischen Produktionsbedingungen(SCHORI et al., 2003) ist also auch einezüchterische Adaptation an vorgegebe-ne Qualitätsanforderungen notwendig,um den heimischen Sojaanbau lukrati-ver zu machen. Dies wird im vorliegen-den Fall am Beispiel des Proteingehal-tes an verschiedenen Experimenten inDetailbefunden erörtert.
Material und Methoden
Feldversuche und Bestimmungdes ProteingehaltesMehrjährige Feldversuche wurden anden Standorten Raasdorf bzw. Gr. En-zersdorf (Niederösterreich) in 2.5 m lan-gen Einzelreihen-Experimenten jeweilsals generalisierte Gitteranlagen in 2 Wie-derholungen angelegt und als solche(Bildung adjustierter Mittelwerte) ausge-wertet. Der Proteingehalt wurde mit Hilfeder Nahinfrarot-Reflexionsspektrosko-pie (NIRS, InfraAlyzer 450, Bran undLuebbe, Norderstedt, Deutschland) anvermahlenen Proben gemessen und ing kg-1 bezogen auf Trockenmasse ange-geben.
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J. VOLLMANN, H. WAGENTRISTL, A. POKEPRASERT, H. SCHALLY und H. GRAUSGRUBER
56. Tagung der Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute Österreichs 2005
Tabelle 1: Kreuztabelle von partiellen r2-Werten (in Prozent) aus 2-faktoriellen Varianzanalysen für Marker × Marker -Interaktionen, die epistatische Effekte für das Merkmal Proteingehalt beschreiben (LG: Kopplungsgruppen von B2,D1a ... bis O, darunter bzw. daneben (SSR) die auf diesen Kopplungsgruppen befindlichen SSR-Markerloci)
LG D1a F F I K L M M M O O O O O O O O
SSR Satt482 Satt149 Sat_171 Satt562 Satt196 Satt313 Satt250 Satt336 Satt567 Satt445 Satt473 Satt262 Satt173 Satt188 Satt345 Satt094 Sat_219
B2 Satt020 1,2
D1a Satt077 1,4
D1a Satt482 1,3
D2 Satt413 1,3
F Satt193 3,1 2,2 1,6
F Satt149 1,4 1,4
F Sat_171 1,9
I Satt571 2,1 1,2 1,7 2
I Satt562 1,9 3,2
K Satt196 1,5
L Satt313 1,8 1,8
M Satt250 2,3
M Satt346 4,1
M Satt210 1,5
M Satt306 1,7
und damit an spezifische Erfordernisseder Lebens- oder Futtermittelherstellunganzupassen.
ZusammenfassungVerschiedene Sameninhaltsstoffe derSojabohne haben je nach Art der Ver-wertung einen unterschiedlichen Stellen-wert. In der europäischen Sojabohnen-produktion steht der hohe Proteingehaltim Mittelpunkt des Interesses, ist jedoch- abhängig von Sorte, Witterungsverlaufund den übrigen agronomischen Bedin-gungen - starken Schwankungen unter-worfen. Für die Selektion von Sojaboh-nen mit hohem Proteingehalt ist eine re-produzierbare Rangreihung der Genoty-pen bei unterschiedlicher Stickstoff-Ver-sorgung wichtig, was an einem Set von60 frühreifenden Linien verifiziert wer-den konnte. In einer biparentalen QTL-Kartierungspopulation für das quantita-tive Merkmal Proteingehalt wurden ne-ben additiv wirkenden Haupteffektenzahlreiche epistatische Wechselwirkun-gen gefunden, was bei der Wahl eineroptimalen Selektionsstrategie berück-sichtigt werden sollte.
SummaryThe importance of particular seed cons-tituents of soybean is strongly dependingon the product utilisation intended. InCentral European soybean production,most emphasis is put on high seed pro-tein content, which may considerably bemodified by genotype, weather conditi-ons throughout the growing period andother agronomic characteristics. A repro-ducible ranking of genotypes under va-rious nitrogen supply conditions is im-portant for the efficiency of selection forhigh protein content, which has beenverified experimentally in a set of 60early maturing breeding lines. In a bi-parental QTL-mapping population, bothadditive QTL effects as well as a num-ber of epistatic interactions have beenidentified, which should be consideredin selection for high protein content.
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Anpassung der Sojabohne an besondere Qualitätsanforderungen
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