Zum gegenwärtigen Stand der Anwendungsmöglichkeiten der biometrischen Genetik in der Pflanzenzüchtung

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit haben wir die verschiedenen Formen der genetischen Variabilität und ihre Bedeutung für die Selektion untersucht. Dabei sind einige Grundbegriffe der stastistischen Genetik, wie Populationsmittel, additive genetische Varianz und Dominanzvarianz besprochen und als Funktion der Allelfrequenzen dargestellt worden. Die Kovarianz zwischen Verwandten wurde für verschiedene Verwandtschaftsbeziehungen hergeleitet und auf ihren Zusammenhang zur genetischen Varianz und zur Kombinationseignung hingewiesen. Die rel. Größen der beiden wesentlichsten Formen der genetischen Varianz dienten als Kenngrößen für die Auswahl bestimmter Selektionsverfahren.Die Zusammenhänge zwischen Genwirkungsweise und Selektionsverfahren wurden diskutiert.Mit 6 AbbildungenHerrn Prof. Dr.R. Schick zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Quantitative genetic analysis in Phalaris and its breeding implications

Summary The genetic variation for a number of important agronomic characters within a widely based breeding population of Phalaris tuberosa has been analysed, and the interrelationships among the variables characterized.Estimates of heritability for flowering date, seed retention and seed weight were higher than those for cool season growth measured in spaced plants or swards, but all characters showed appreciable additive genetic variation, which offers considerable scope for further selection. There was no evidence of any general loss of adaptation in the widely based population, though flowering date and seed weight tended to show increased environmental variability by comparison with the adapted Australian cultivar.One of the most important changes in the genetic relationship between characters in the breeding population has been the elimination of undesirable ecotypic correlations which were present in the parental material prior to hybridization and recombination.In the advanced breeding population significant intra-population correlations existed between the various estimates of growth made on single plants, but in general, estimates of growth made under these conditions were not significantly correlated with the performance of the same families in swards. Of particular interest, however, were the significant genetic correlations between seedling growth of full-sib families measured in controlled environments, and the growth of the same families as spaced plants and in swards.The predicted response to either direct or indirect selection indicates considerable potential for improvement in a number of important characters including seedling growth, seed retention, and winter growth in swards. Of particular interest is the possibility of increasing sward production as a correlated response to intensive selection for seedling growth.A selection procedure is described involving simultaneous selection in full-sib families grown as swards and spaced plants. This technique provides a useful compromise when progress is desired in a number of characters which are best assessed under one or the other regime.

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Zusammenfassung An einer Zuchtpopulation von Phalaris tuberosa, die aus Kreuzungen von 30 Ökotypen mediterraner Herkunft mit einer australischen und einer türkischen Sorte stammte, wurden die genetische Variation einer Anzahl agronomisch wichtiger Merkmale untersucht und die Beziehung zwischen den Variablen charak-terisiert.Die an Einzelpflanzen wie im geschlossenen Bestand ermittelten Schätzungen der Heritabilität für den Blühtermin, die Verringerung des Samenausfalls und das Samengewichtwaren höher als für das Wachstum während der kühlen Jahreszeit; alle Merkmale wiesen aber eine beachtliche additive genetische Variation auf, die Aussichten für eine weitere Selektion eröffnet. Ein allgemeinen Adaptationsverlust war in der umfangreichen Population nicht festzustellen, wenn auch die Merkmale Blütezeit und Samengewicht im Vergleich mit der adaptierten australischen Sorte zu einer erhöhten umweltbedingten Variabilität neigten.Eine der bedeutendsten Veränderungen in den genetischen Beziehungen zwischen Merkmalen der Zuchtpopulation war die Elimination unerwünschter, für die genannten Ökotypen zutreffender Korre-lationen, wie sie im Eltermaterial vor der Hybridi-sierung und Rekombination vorhanden waren. Es gab in der vorgeschrittenen Zuchtpopulation signifikante Intrapopulations-Korrelationen zwischen den ver-schiedenen an Einzelpflanzen ermittelten Wachs-tums-Schätzungen, im allgemeinen waren die unter diesen Bedingungen gemachten Schätzungen aber nicht signifikant mit der Leistung der gleichen Familien im geschlossenen Bestand korreliert. Von besonderem Interesse waren jedoch die signifikanten genetischen Korrelationen zwischen dem Keimlingswachstum von Vollgeschwisterfamilien, die unter kontrollierten Umweltbedingungen gemessen wurden, und dem Wachstum der gleichen Familien als Einzel-pflanzen und im geschlossenen Bestand.Die vorausgesagte Reaktion auf direkte oder indirekte Selektion läßt beträchtliche Möglichkeiten zur Verbesserung einer Anzahl wichtiger Merkmale einschl. des Keimlingswachstums, der Verringerung des Samenausfalls und des winterlichen Wachstums im geschlossenen Bestand erwarten.Die Möglichkeit der Steigerung des Bestandsertrages als Folge einer intensiven Selektion auf Keim-lingswachstum ist von besonderer Bedeutung.Es wird ein Selektionsverfahren beschrieben, das eine gleichzeitige Selektion in Vollgeschwisterfamilien ermöglicht, die sowohl im Bestand wie als Einzel-pflanzen angezogen wurden. Diese Technik bietet einen nützlichen Kompromiß, wenn eine Verbesserung einiger Merkmale erzielt werden soll, die sich entweder beim Anbau in der einen oder in der anderen Form am besten abschätzen lassen.

     

Modern problems of population genetics in animal husbandry

Summary Knowledge in animal husbandry derives from a complex of disciplines, and in this review the theory of one of these (population genetics) is discussed with regard to animal improvement, but with consideration of its implications in the other disciplines together with contributions from these to animal improvement programmes.The conventional programme for genetic improvement is outlined, but with particular emphasis placed on the lack of knowledge as to just what constitutes an adequate foundation population and what procedures will provide maximum total response to selection. An adequate foundation population is one containing as wide a sample as possible of the genetic variability existing in the species, and it is argued that genes of low initial frequency may comprise a significant proportion of the genetic variability available to selection. Further, a significant proportion of this variability may result from the segregation of a relatively small number of genes of large effect. The need for detailed information on the nature of gene action determining quantitative variation is emphasised.Maximisation of foundation population size is of prime importance, while the effective population size in subsequent generations of selection will largely determine total response to selection. Because of the restricted size of breeding programmes, selection responses will generally cease at less than the possible limit, so that methods of breaking through such apparent limits are discussed.In practical breeding programmes, a number of characters are generally under selection, and improvement then depends on genetic correlations among these characters. But to predict changes under selection, or to interpret those that have occurred, the basic causes of genetic correlations must be understood. Such understanding is further complicated by the possibility of change in magnitude or even direction of a genetic correlation during selection.Contributions from anatomy, physiology and animal behaviour are discussed in terms of information relevant to the definition of breeding objectives, optimum husbandry techniques, and limits to intensification in animal management. Artificial insemination has revolutionised dairy cattle breeding, and the development of techniques for oestrus synchronisation make more practical its use in other species. The implications of super-ovulation and egg transfer and modification of sex ratio on breeding programmes are considered, and the review concludes with a plea for information on the economics of breeding programmes.

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Zusammenfassung Grundlage der Entwicklung der Tierzüchtung sind die Erkenntnisse einer Reihe von Wissensgebieten. In der vorliegenden Übersicht wird über eine dieser Disziplinen, die Populationsgenetik, berichtet, und zwar speziell über die Theorie der Verbesserung von Leistungseigenschaften unter Einbeziehung anderer Disziplinen und ihrer Beiträge zum Tierzüchtungsprogramm.Es wird das konventionelle Programm für eine genetische Leistungssteigerung skizziert, aber mit besonderem Nachdruck darauf hingewiesen, daß keine genaue Kenntnis darüber besteht, was als angemessene Ausgangspopulation anzusehen ist und welche Maßnahmen den größten Selektionserfolg sichern. Eine angemessene Ausgangspopulation sollte die in der Spezies vorhandene genetische Variabilität im größtmöglichen Umfange enthalten, und es wird die Ansicht vertreten, daß Gene, die in der Ausgangspopulation mit geringer Frequenz vorhanden sind, doch einen signifikanten Anteil der einer Selektion zugänglichen genetischen Variablität ausmachen. Ein weiterer signifikanter Anteil dieser Variabilität dürfte aus der Spaltung einer relativ geringen Anzahl von Majorgenen herrühren. Die Notwendigkeit eingehender Unterrichtung über die Art der Genwirkung, welche die quantitative Variabilität bestimmt, wird betont.Es ist von primärer Wichtigkeit, die Ausgangspopulation so groß wie möglich vorzusehen, der Selektionserfolg in den folgenden Generationen wird wesentlich durch die vorhandene Populationsgröße bestimmt. Infolge der beschränkten Größe der Züchtungsprogramme erreicht die Selektion in der Regel nicht das Mögliche; Methoden zur Durchbrechung solcher Grenzen werden besprochen.In praktischen Züchtungsprogrammen wird im allgemeinen auf eine Reihe von Eigenschaften selektiert, die Leistungssteigerung hängt dann von den genetischen Korrelationen zwischen diesen Eigenschaften ab. Um aber durch Selektion zu bewirkende Veränderungen abschätzen oder aufgetretene erklären zu können, ist es notwendig, die Ursachen der genetischen Korrelation zu erkennen. Das wird durch die Möglichkeit von Stärke- oder sogar Richtungsänderungen der Korrelationen während der Selektion erschwert.Es wird schließlich über die Beiträge anderer Disziplinen, wie Anatomie, Physiologie, Verhaltensforschung, zur Festlegung der Zuchtziele, zu den besten Zuchttechniken und bezüglich der Grenzen einer Intensivierung der Tierhaltung berichtet. Die künstliche Besamung hat eine Revolution in der Rinderzüchtung bewirkt und durch die Entwicklung von Techniken zur Synchronisation des Geschlechtszyklus wird ihre Anwendung auch bei anderen Arten möglich. Es werden die Auswirkungen von Super-Ovulation und Ei-Übertragung sowie der Veränderungen des Geschlechtsverhältnisses behandelt. Die Übersicht schließt mit dem Ersuchen, daß auch über Fragen der Ökonomik von Züchtungsprogrammen informiert werden sollte.

     

Genetic variability in host plant adaptation of the green peach aphid, Myzus persicae

The green peach aphid, Myzus persicae (Sulz.), is polyphagous on over 400 plant species in more than 50 families. Phenotypic plasticity of individuals and genetic variability in the population presumably contribute to this polyphagy. The genetic variability in field populations of M. persicae was assessed with respect to their adaptation to sugar beets and potatoes. An analysis of more than 1 000 clones, sampled during 1980, 1981 and 1982 from different host plants in the field, revealed a wide genetic variability in host plant adaptation to sugar beets as well as to potatoes. Both traits seem to be inherited independently from each other and do not correlate with clone-specific host plant preference of apterous adults. The aphid M. persicae can be characterized as a polyphagous insect species with a wide, continuously distributed variability and a broad phenotypic plasticity. A general differentiation of herbivorous species into generalists and specialists tends to ignore the genetic component in the complex of insect-plant relationships.

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Zusammenfassung Die Grüne Pfirsichblattlaus Myzus persicae (Sulz.) lebt polyphag an über 400 Pflanzenarten in mehr als 50 Pflanzenfamilien. Ein breites Nahrungsspektrum einer Art ergibt sich jedoch aus der phänotypischen Plastizität des Individuums oder einer Klonlinie und der genetischen Variabilität der Population. Felpopulationen der Grünen Pfirsichblattlaus wurden auf ihre genetische Variabilität bezüglich der Wirtspflanzenanpassung an Rübe und Kartoffel untersucht. Eine Analyse von mehr als 1 000 Klonen, die über die Jahre 1980, 1981 und 1982 im Rheinland gesammelt wurden, lassen eine breite Variabilität in der Wirtspflanzenanpassung der Population erkennen. Beide Merkmale scheinen unabhängig voneinander vererbt zu werden und zeigen keine Beziehung zum Wirtswahlverhalten adult apterer Läuse der entsprechenden Klone. Die Art M. persicae kann daher charakterisiert werden als eine polyphage Insektenart mit einer breiten genetischen Variabilität und einer grossen phänotypischen Plastizität. Eine generelle Differenzierung von Herbivoren in Generalisten und Spezialisten vernachlässigt die genetische Komponente in der komplexen Beziehung zwischen Insekten un ihren Wirtspflanzen.

     

Zur Züchtung von Erdbeersorten mit Tiefgefriereignung

Zusammenfassung In drei mehrjährigen Serien mit Erdbeerklonen (Fragaria ananassa Duch.) wurden die Erblichkeit im weiteren Sinne und der voraussichtliche Selektionsgewinn sowie die Wiederholbarkeit für zwei Tiefgefriermerkmale, die Saftabgabe nach dem Auftauen und die Formbeständigkeit der Beeren, geschätzt. Es zeigte sich, daß in allen Fällen noch nach 12–15 Jahren Züchtung und Selektion eine große genetische Varianz verfügbar war. Eine Berechnung der Ökovalenz der beiden Merkmale ergab, daß eine Tendenz zu größeren Ökovalenz-Werten in Abhängigkeit von der genetischen Divergenz besteht.

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The breeding of strawberries suited for freezingI. Breeding potential and ecovalence of two freezing characteristics

Summary Heritability in the broad sense, the expected genetic advance with selection and the repeatabilities for two freezing characteristics were estimated in strawberry clones (Fragaria ananassa Duch.) over several years. The freezing characteristics were extravasation of juice and texture of berries after thawing. It could be shown that after 12–15 years of breeding and selection there was still much genetic variance. An estimation of ecovalence for these characteristics showed that ecovalence depends on genetic diversity.

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Herrn Prof. Dr.R. von Sengbusch, dem Begründer der SENGANA-Erdbeerzüchtung, zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Effects of forest fragmentation on genetic variation in endemic understory forest birds in central Madagascar

Summary This study focuses on some genetic consequences of habitat fragmentation in populations of four endemic bird species (Monticola sharpei, Terpsiphone mutata, Foudia omissa, andFoudia madagascariensis) living in the understory of forests in the Réserve Spéciale d'Ambohitantely on the Central High Plateau of Madagascar. The four species differ in their dependency on forest habitats, which may be related to their migration abilities between isolated forest fragments. Genetic variation was analysed on the basis of multi-locus fingerprints in order to study the influence of migration and habitat size on the genetic variability of local populations. There was no evidence that forest fragmentation affects any of the four species with respect to genetic variability.

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Effekte von Waldfragmentation auf die genetische Variabilität endemischer Vogelarten in Zentral-Madagaskar

Zusammenfassung Rund 53 % der Vogelarten Madagaskars sind endemisch. Viele dieser Arten sind an Waldhabitate gebunden und durch die Verinselung der madagassischen Wälder hochgradig bedroht. In dem vorliegenden Projekt wird die Auswirkung der Verinselung auf die genetische Variabilität und die genetische Differenzierung von vier endemischen Vogelarten am Beispiel des Reservats von Ambohitantely im zentralen Hochland Madagaskars untersucht. Ambohitantely beinhaltet mehr als 500 Waldfragmente von 0,64 ha bis 1250 ha. Untersucht wurden: 1. die WaldartFoudia omissa, 2.Monticola (früherPseudocossyphus)sharpei, eine Art mit starker Bevorzugung für primäre Waldlebensräume, die aber gelegentlich auch in Sekundärvegetation auftritt, sowie 3.Terpsiphone mutata und 4.Foudia madagascariensis, beides Arten, die sowohl in Wäldern als auch in offenen Landschaften vorkommen. Die unterschiedliche Abhängigkeit dieser Arten von Waldhabitaten und der damit verbundenen Möglichkeit, offene Landschaften zwischen den Waldfragmenten zu überbrücken, führte zur Frage, ob die Verinselung die genetische Vielfalt der untersuchten Populationen beeinflußt. Für die genetischen Analysen wurden Blutproben von Tieren aus drei Gebieten mit 1250 ha, 136 ha und 28 ha gesammelt. Die Proben wurden mit Multilocus-Fingerprints genetisch charakterisiert. Zum Untersuchungszeitpunkt konnte kein Einfluß der Fragmentierung auf die genetische Populationsstruktur der vier untersuchten Arten nachgewiesen werden.

     

Tetradenanalytische Auswertung Eines 3-Punktversuchs Bei Sphaerocarpus Donnellii Aust

Zusammenfassung 1. Für die squamifera-Koppelungsgruppe von Sphaerocarpus wurden die beiden neuen Loci c (crispa) und a (atra) auf Grund der Austauschhäufigkeiten zwischen s (squamifera), c und a lokalisiert.2. Die mit Hilfe der genetischen Tetradenanalyse bestimmte Häufigkeit der Postreduktionen dieser Loci stimmt wieder mit der Annahme überein, daß die Postreduktionen der einzelnen Loci sich aus einem Austausch im Vierstrangstadium zwischen dem Centromer und dem betreffenden Locus ergeben.3. In dem untersuchten, 16–17 Morgan-Einheiten umfassenden Chromosomena bschnitt konnten bis zu 2 gleichzeitige Austausche nachgewiesen werden. In Übereinstimmung mit früheren Befunden konnte eine genetische Interferenz zwischen 2 auf derselben Seite des Centromers gelegenen Crossing-overs wahrscheinlich gemacht werden. Zwischen zwei auf verschiedenen Armen des Chromosoms gelegenen Crossing-overs scheint keine Interferenz wirksam zu sein.4. Es wurde gezeigt, wie durch die tetradenanalytische Auswertung Doppelbrüche zwischen dem Centromer und einem Locus, ohne Unterteilung der Strecke durch einen weiteren Locus, nachgewiesen werden können, die Frage einer Interferenz also auch geprüft werden kann, ohne daß 3 Loci vorliegen müßten.5. Unsere Befunde stimmen mit der Annahme überein, daß bei Doppelaustausch der 1. Austausch keinen Einfluß darauf ausübt, welche 2 der 4 Chromatiden sich an dem 2. Austausch beteiligen (Fehlen einer Chromatiden-Interferenz).6. In einem Anhang wird die Zahl der theoretisch möglichen Tetradentypen bei n unterscheidenden Merkmalen ohne Lagebeziehung der Sporen zueinander (Tetraedertyp) abgeleitet.Mit 3 Textabbildungen.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Untersuchungen zur Aufnahme und Umwandlung C14-markierter Phenole durch die Pflanze

Zusammenfassung Die Aufnahme durch die Wurzeln und die Verteilung der Aktivität von Carboxyl-C¹⁴-markierter p-Hydroxybenzoesäure, Vanillinsäure sowie Syringasäure wird bei Weizenkeimpflanzen unter sterilen Bedingungen untersucht. Die Versuchsanordnung zur Sterilisation der Samenkörner und sterilen Anzucht wird beschrieben.Die applizierten Phenolcarbonsäuren werden von den Pflanzen aufgenommen, und die Aktivität verteilt sich über die gesamte Pflanze. Aus den Autoradiogrammen der Pflanzen und der Aktivitätsverteilung ist zu sehen, dass die markierten Verbindungen im Sproß besonders in den während der Inkubationszeit gebildeten Organen angereichert sind. Eine Verlängerung der Inkubationszeit führt zu einer vermehrten Aufnahme der markierten Phenolcarbonsäuren in die Pflanze. Die Aufnahme in die Wurzel und die Verlagerung in den Sproß erfolgt maximal bei einem pH-Wert der Nährlösung, der dem pK-Wert der applizierten Substanz entspricht. Aus den Carboxyl-C¹⁴-markierten Phenolcarbonsäuren wird von den Pflanzen ein relativ hoher Anteil an markiertem Kohlendioxid freigesetzt, wobei zwischen dem in die Pflanze aufgenommenen Anteil und dem freigesetzten markierten CO₂ eine Relation besteht. Mit zunehmender Zahl der Sauerstoff-funktionen am aromatischen Ring läuft eine erhöhte Abspaltung der Carboxylgruppe parallel. Eine Erhöhung der Lichtintensität führt zu einer höheren Aufnahme in den Sproß und zu einer erhöhten Abspaltung der Carboxylgruppe.     

Genetisch-biochemische Untersuchungen an Rebenartbastarden

Zusammenfassung Es wurden die mit Methanol extrahierbaren Substanzen aus den Beeren von zwei Sämlingspopulationen, entstanden aus einer Rückkreuzung vonVitis vinifera var. Riesling mit Oberlin 595 (Vitis riparia x Vitis vinifera var. Gamay) und einer Oberlin 595-Selbstung, papierchromatographisch analysiert. Von insgesamt 29 aufgefundenen Stoffen waren 12 Anthocyane und 17 Anthoxanthine. Die genauer untersuchten Anthocyane wurden in zwei Gruppen, in die Monoglucoside und Diglucoside, gegliedert. Charakteristische Anthocyane gelten als taxonomische Merkmale im Zellsaft, und es wurde ihnen ein genetischer Indikatorwert beigemessen. Die Monoglucoside weisen aufVinifera-Erbgut hin und die Diglucoside aufRiparia-Erbgut. In der Selbstungsgruppe besteht eine Korrelation zwischen physiologischen Resistenzmerkmalen gegenPlasmopara viticola sowie morphologischen Merkmalen wie Blattumriß und Triebspitzenform und der Zahl der Wildrebenanthocyane. Ein besonderer Vererbungsmodus bei den Diglucosiden des Malvidins, Petunidins und Delphinidins läßt eine Epistasis vermuten, da das Gen für Malvin die Manifestierung von Petunin und Delphin kontrolliert. Das Malvin besitzt somit den höchsten genetischen Indikatorwert. Die Monoglucoside derselben Genine werden immer gekoppelt vererbt. Sie haben jedoch nur als Farbstoffe derVinifera-Sorten eine Beziehung zu den züchterisch interessanten Merkmalen; in den Wildreben kommt ihnen diese Bedeutung nicht zu.Mit 6 AbbildungenDem Bundesministerium und dem Bayerischen Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten sei für die großzügige Förderung dieser Untersuchungen gedankt.     

Testis development in Pieris brassicae parasitized by Apanteles glomeratus

Testis development in Pieris brassicae (L.) parasitized as 1-day-old larvae by Apanteles glomeratus (L.) is considerably retarded from the second-instar onward. Testicular volume is only one sixth and testicular wall thickness only one quarter that of the normal testes at the end of the fifth larval instar. Nevertheless, bundles of sperm are formed in parasitized larvae. After interrupted oviposition, leading to the lowest possible level of parasitism, the effects are of the same magnitude as in more heavily parasitized hosts at comparable age. No significant correlation between number of parasitoids and retardation inflicted is found. The possible source of the effect of parasitism is discussed.

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Zusammenfassung Bei den unparasitierten Wirten läuft die gesamte Hodenentwicklung während der Larvenzeit ab. Bei parasitierten Wirten ist der Entwicklungszeitplan identisch, aber das Hodenvolumen bleibt in Larvenstadium auf einem Sechstel und die Hodenwand (Peritonealhülle und Follikelwand) auf einem Viertel in der normalen Werte. Die allmählich hervortretenden Veränderungen beginnen bereits beim zweiten Larvenstadium des Wirtes. Trotz der Veränderungen entwickeln sich auch in den parasitierten Hoden zeitplangemäss Spermienbündel, deren Fertilität jedoch nach ihrem histologischen Aussehen fragwürdig erscheint. Durch eine Unterbrechung der Eiablage des Parasitenweibchens nach 3-sekundiger Ablage konnte ein schwacher Parasitismus hervorgerufen werden, bei dem die Anzahl der Parasitenlarven pro Wirt von 1–8 variierte. Die bei diesen Wirten beobachteten Veränderungen der Hoden waren gleicher Art und gleich gross wie bei stark parasitiertem Material. Eine gute Korrelation zwischen der Zahl der Parasitlarven pro Wirt und der Intensität der pathologischen Veränderungen konnte nicht festgestellt werden. Mögliche Gründe der vom Parasitismus verursachten Veränderungen werden diskutiert. Dafür kommen vor allem die Parasitenlarven ersten und zweiten Stadiums in Frage, aber der eventuelle Anteil des eierlegenden Parasitenweibchens wird auch berücksichtigt.

     

Culex tritaeniorhynchus: Failure to detect heterosis in the life table characteristics of outcrossed laboratory colonies

Intra and interstrain crosses were made between unselected and inbred adults of the Balloki and Peshawar, Pakistan, laboratory colonies of C. tritaeniorhynchus and life tables were constructed for their progeny. No overall heterosis effects were detected. Inbreeding severely reduced fertility and fecundity and lowered the innate capacity for increase. Interstrain crosses among inbred adults restored some vigor, but all life table estimates relating to fecundity were significantly less than crosses among the unselected adults. Thus, outcrosses among laboratory-adapted colonies did not appear to impart marked heterosis and would probably not enhance the vigor of males used for genetic control.

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Zusammenfassung Intra- und Interstammkreuzungen wurden zwischen unselektionierten und ingezüchteten Insekten der Balloki- und Peshawar-Laboratoriumskolonien von C. tritaeniorhynchus durchgeführt und es wurden Life Tables für ihre Nachkommenschaft erstellt. Dabei konnten keine allgemeinen Heterosis-effekte festgestellt werden. Inzucht verminderte die Fertilität und Fekundität stark und reduzierte die genetische Vermehrungsfähigkeit. Interstammkreuzungen zwischen Inzuchtinsekten brachte etwas Vigor zurück, aber alle Life Table-Schätzungen im Hinblick auf Fekundität waren gesichert tiefer als bei Kreuzungen zwischen nicht selektionierten Insekten. Demnach scheinen Kreuzungen zwischen verschiedenen dem Laboratorium angepassten Kolonien keine ausgeprägte Heterosis zu bringen. Sie würden wahrscheinlich die Qualität von Männchen und Weibchen, die für die genetische Bekämpfung verwendet werden, nicht verbessern.

     

Genetic affinities between adjacent populations of spider mites (Tetranychus urticae Koch)

The interbreeding potentials of nine populations of spider mites were examined. The populations were gathered from horticultural crops in different glasshouses in a limited area of Aalsmeer. A great variety of genetic incompatibilities between these populations was found. In most crossing a partial sterility of the hybrids, as measured by egg hatchability, occurred. Some crosses showed reciprocal differences. It was suggested that genetic divergence of these adjacent populations arises especially from the haplo-diploid nature of spider mites.

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Zusammenfassung Die Kreuzbarkeit von neun Spinnmilben-Populationen wurde untersucht. Die Populationen wurden von Gartenpflanzen verschiedener Gewächshäuser in einem bestimmten Gebiet von Aalsmeer gesammelt. Es zeigte sich eine große Variabilität in der genetischen Verträglichkeit zwischen diesen Populationen. Bei den meisten Kreuzungen trat, gemessen an der Schlüpffähigkeit der Eier, eine partielle Sterilität der Hybriden auf. Einige Kreuzungen wiesen reziproke Unterschiede auf. Es wird vermutet, daß die genetische Divergenz dieser aneinandergrenzenden Populationen speziell auf der haplo-diploiden Natur der Spinnmilben beruht.

     

Components of genetic variance for plant survival and vigor of apple trees

Summary The additive and non-additive variance components were estimated from progenies derived from two samples of parents (representing a northern continental type climate) for five factors relating to plant survival and two composites of the factors. It was found that additive variance made up 90 and 100%, 91 and 100%, 91 and 100%, 100 and 100%, 82 and 59%, 91 and 100%, and 90 and 100% of the total genetic variance for leafing-out date, leafingout percent, tip injury, stem damage, root damage, a shoot composite, and a shoot-root composite for the two samples respectively. A third sample had 100% additive variance for plant height while, in contrast, a sample of rootstocks, differing from each other in their ability to dwarf grafted scions, had approximately 50–70% additive variance for plant height. It was shown that breeding progress for both winter survival and plant height could be achieved by exploiting the additive variance, the total genetic variance, or (where progenies were the selection unit rather than individuals) by progeny selection. By exploiting the additive variance, it should be possible to improve plant survival and change plant height in each of several successive generations. It is predicted that (with the exception of selection for vigor in a population having a range of dwarfing abilities) potential parents could be efficiently screened phenotypically and so obviate the need for genotypic evaluation. A total of 9180 progeny trees were involved in the analyses considered in this paper.

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Zusammenfassung Für Symptome, die Frostschäden bei zwei Stichproben eines nördlich-kontinentalen Klimatyps des Apfels anzeigen, wurden die additiven und nicht additiven Varianzkomponenten von fünf einfachen und zwei zusammengesetzten Faktoren geschätzt. Die Werte der additiven Varianz betrugen für beide Stichproben 90 und 100%, 91 und 100%, 91 und 100%, 100 und 100%, 82 und 59%, 91 und 100% sowie 90 und 100% der Gesamtvarianz für Zeitpunkt der Knospenentfaltung, Prozentsatz der Knospenentfaltung, Schäden an Triebspitzen, Stammschäden, Wurzelschäden sowie für das komplexe Schadbild Sproßschäden und Wurzelschäden insgesamt. In einer dritten Stichprobe betrug die additive Varianz für das Merkmal Pflanzenhöhe 100%, im Gegensatz zu einer Stichprobe von Unterlagen, die Zwergwüchsigkeit bei aufgepfropften Reisern hervorruft, bei der die additive Varianz 51–70% betrug. Es konnte gezeigt werden, daß Fortschritte in der Züchtung auf Frostwiderstandsfähigkeit und Wuchsstärke durch Ausnutzung der additiven Varianz, der Gesamtvarianz oder, wo Nachkommenschaften und nicht Individuen selektiert worden sind, durch Nachkommenschaftsselektion erreicht werden können. Durch Ausnutzung der additiven Varianz sollte es möglich sein, Frostwiderstandsfähigkeit und Wuchsstärke in den folgenden Generationen zu verbessern. Mit Ausnahme auf Starkwüchsigkeit in einer Population mit der Tendenz zur Zwergwüchsigkeit können Elternpflanzen wirksam auf Grund ihres Phänotyps selektiert werden, so daß eine genotypische Analyse entbehrlich ist. Insgesamt wurden für die in der vorliegenden Veröffentlichung mitgeteilten Schätzungen 9180 Sämlinge bonitiert.

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Contribution No. 243 from the Research Station, Central Experimental Farm, Ottawa, Ontario.     

Determinants of reproductive success in a Mediterranean multi-brooded passerine: the Black WheatearOenanthe leucura

The factors affecting individual variation in reproductive success in a multibrooded passerine, the Black WheatearOenanthe leucura, were studied during five years in a dry inland depression in SE Spain. Black Wheatear pairs initiated 1–5 breeding attempts in a season, including relayings, and managed to raise 0–3 broods and 0–13 fledglings. The onset of breeding for different pairs spanned several months. The number of breeding attempts and the proportion of young resulting in fledged young (excluding predated broods) were the best predictors of seasonal reproductive success. Clutch size showed a quadratic relationship with laying date. Female age and time of residency and indexes of parental condition such as discontinuities in feather growth or prevalence of ectoparasites had significant effects on breeding productivity. Repeatabilities of breeding performance for males, females or in territories were not significant.Zusammenfassung Am Beispiel des Trauersteinschmätzers, einem Singvogel mit mehreren Jahresbruten, wurden in einer trockenen Inlandniederung Südostspaniens die Faktoren untersucht, die individuelle Unterschiede im Fortpflanzungserfolg bedingen. Die Paare unternahmen einschließlich Ersatzgelege ein bis fünf Brutversuche pro Saison und können maximal bis 3 Bruten aufziehen. Hieraus ergibt sich eine große Variation der Produktivität. Der Legebeginn zog sich bei den einzelnen Paaren über mehrere Monate hin. Die Zahl der Brutversuche, die vom Termin des ersten Legebeginns abhängig waren, und die Qualität der elterlichen Brutpflege, gemessen an dem Anteil der Eier, die flügge Junge ergaben (ohne Fälle von Nestraub), ließen den Bruterfolg pro Saison am besten bestimmen. Gelgegegröße variierte nur gering (4 Eier im Mittel) und zeigt die quadratische Beziehung zum Legedatum, wie für mehrfachbrütende Sperlingsvögel typisch. Eltern, die intensiver am Nest fütterten, waren die produktivsten, fütterten auch intensiver nach dem Flüggewerden der Jungen und zeigten kürzere Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Bruten. Einjährige Weibchen oder Weibchen, die mit einjährigen Männchen verpaart waren, hatten geringeren Erfolg gemessen an Zahl der flüggen Jungen; Weibchen, die das erste Mal in einem Revier brüteten, begannen später zu legen. Unregelmäßigkeiten in der letzten Mauser, wie sie an Ungleichmäßigkeiten der Wachstumsbänder der Federn zu erkennen waren, hatten negativen Effekt auf die Produktivität der Weibchen und auf die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Bruten bei Männchen. Männchen mit vielen Ektoparasiten waren weniger produktiv. Die Wiederholbarkeit des Fortpflanzungsverhaltens von Männchen, Weibchen oder in einzelnen Revieren war relativ niedrig und nicht signifikant. Die langen und variablen Fortpflanzungsperioden und die starken Einflüsse auf die individuelle Kondition bei Produktion und Fürsorge der Eier und Jungen ist wohl für trockene und wenig produktive Landschaften des Mittelmeerbeckens typisch.     

Die Ausl?sung von Chromosomenmutationen in der Meiosis durch tiefe Temperatur

Zusammenfassung 1. In 3 aufeinanderfolgenden Jahren beträgt die spontane Chromosomenmutationsrate in der Diakinese der Meiosis vonOenothera Hookeri mit nur unwesentlichen Schwankungen 0,67%.2. In 2 aufeinanderfolgenden Jahren beträgt die Chromosomenmutationsrate abgeschnittener, in destilliertem Wasser und 6 Tage bei konstant 10° C gehaltener Infloreszenzen 2,3 bzw. 3,5%.3. Die Rate von Topfpflanzen nach 6tägigem Aufenthalt in 10° C unterscheidet sich mit 2,5% nicht von derjenigen abgeschnittener Infloreszenzen.4. Die durchschnittliche Zahl der Endbindungen in der Diakinese beträgt in allen 3 Untersuchungsjahren im Freiland 13,9%.5. Abgeschnittene Infloreszenzen zeigen unter den oben genannten Versuchsbedingungen in 2 aufeinanderfolgenden Jahren mit 11,1 bzw. 12,9 Endbindungen statistisch verschiedene Werte.6. Topfpflanzen haben mit 11,1 weniger Endbindungen als der entsprechende Parallelversuch mit abgeschnittenen Infloreszenzen (12,9).7. Aus den Befunden wird geschlossen, daß die Meiosis gegenüber Temperatur hinsichtlich der Bereitschaft zu Chromosomenmutationen empfindlicher als die Mitose reagiert.8. Im Gegensatz zu den bisherigen Deutungen auf Grund von Mitoseuntersuchungen wird die Wirkungsweise der Temperatur in einer Erhöhung der Zahl potentieller Brüche gesehen; es wird die Hypothese begründet, daß die tiefe Temperatur über eine Erhöhung der O₂-Löslichkeit im Wasser des Protoplasten wirkt.9. Bei den Temperaturversuchen besteht eine deutliche Korrelation zwischen Chiasmafrequenz und Mutationsrate. Die zahlreichen anderen, in dieser Beziehung geprüften mutagenen Agenzien lassen keine strenge Regelmäßigkeit in dem Verhältnis von Chiasmahäufigkeit und Mutationsrate erkennen.     

Both naturally occurring insertions of transposable elements and intermediate frequency polymorphisms at the achaete-scute complex are associated with variation in bristle number in Drosophila melanogaster

A restriction enzyme survey of a 110-kb region including the achaete scute complex (ASC) examined 14 polymorphic molecular markers in a sample of 56 naturally occurring chromosomes. Large insertions as a class were associated with a reduction in both sternopleural and abdominal bristle number, supporting deleterious mutation-selection equilibrium models for the maintenance of quantitative genetic variation. Two polymorphic sites were independently associated with variation in bristle number measured in two genetic backgrounds as assessed by a permutation test. A 6-bp deletion near sc alpha is associated with sternopleural bristle number variation in both sexes and a 3.4-kb insertion between sc beta and sc gamma is associated with abdominal bristle number variation in females. Under an additive genetic model, the small deletion polymorphism near sc alpha accounts for 25% of the total X chromosome genetic variation in sternopleural bristle number, and the 3.4 kb insertion accounts for 22% of the total X chromosome variation in female abdominal bristle number. The observation of common polymorphisms associated with variation in bristle number is more parsimoniously explained by models that incorporate balancing selection or assume variants affecting bristle number are neutral, than mutation-selection equilibrium models.     

Studies on quantitative inheritance inNicotiana tabacum L

Summary The components of genetic variation for two characters, flowering time and the number of curable leaves, which influence the gross yield, and two quality characters, grade performance and burning quality of the cured leaf, were examined in the F₂ and back-cross generations of a set of diallel crosses between four flue-cured varieties selected on the degree of divergence as measured by Mahalanobis's D² statistic.Differences in the relative proportions of D and H components were observed, in different crosses, for the same character. These differences were parallel to the degree of divergence between the parents concerned. Significant non-allelic interaction of a generalised nature was detected for each of the four characters. Additive component formed a substantial purt of the total genetic variation for the character curable leaf number only.A comparison of the degree of divergence between the parents and the heritability estimates for the characters concerned, indicated that in a majority of the cases, the use of D² statistic for the choice of the parents would be useful for evaluating the potential of a cross.Analysis of the diallel material for V_r and W_r components confirmed the existence of a high degree of non-allelic interaction. The distribution of the desirable genes, for quality characters, over several parents, suggests the need for multiple cross for the accumulation of a maximum number of favourable genes. A contrast in the nature of gene action between quality characters and gross yield components was also indicated in the study.A variety Hicks was found to be unique in its high general combining ability and high additive variance for all the four characters, in its crosses, whereas another variety Harrison Special was a consistently poor combiner. A comparison of the components of genetic variability estimated by other workers with those of the present investigation was made with reference to the limitations of conclusions from one or few crosses.The utility of the combined use of D² statistic, the analysis of V_r–W_r components and the partition of the components of genetic variation was discussed with reference to the future breeding work in flue-cured tobacco for the characters under study.

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Zusammenfassung Zwischen vier Sorten von Röhrentrocknungs-Tabak (flue-cured tobacco), die anhand des Divergenzgrades (ermittelt mit der D²-Statistik nachMahalanobis) ausgewählt worden waren, wurden diallele Kreuzungen durchgeführt. An den F₂ und den Rückkreuzungsgenerationen wurden die genetischen Variationskomponenten von 2 den Ertrag beeinflussenden Merkmalen (Zeitpunkt der Blüte und Anzahl der nutzbaren Blätter) und 2 Qualitätsmerkmalen (Anteil hellfarbener Blätter und Brennbarkeit des getrockneten Blattes) analysiert.Bei verschiedenen Kreuzungen ergaben sich für jeweils das gleiche Merkmal Unterschiede in den relativen anteilen der Komponenten D und H. Diese Unterschiede entsprachen dem Grad der Divergenz zwischen den betreffenden Eltern. Für jedes der 4 Merkmale wurde signifikante nicht-allele Interaktion allgemeiner Art beobachtet. Die additive Komponente bildete nur für das Merkmal Blattzahl einen wesentlichen Teil der gesamten genetischen Variation.Ein Vergleich des Divergenzgrades zwischen den Eltern und den Schätzungen der Erblichkeitsanteile für die betreffenden Merkmale zeigte, daß sich in den meisten Fällen die Anwendung der D²-Statistik bei der Auswahl der Eltern für die Vorausberechnung der Kreuzungsergebnisse bewähren dürfte.Die Analyse der Komponenten V_r und W_r in dem diallelen Material bestätigte das Vorhandensein starker nichtalleler Interaktion. Die Verteilung der erwünschten Gene für Qualitätsmerkmale auf verschiedene Eltern macht mehrfache Kreuzungen notwendig, um eine größtmögliche Anreicherung dieser Gene zu erreichen. Auf unterschiedliche Genwirkungen bei qualitätsmerkmalen und Ertragskomponenten wird hingewiesen.Die Sorte Hicks erwies sich in ihren Kreuzungen als bemerkenswert bezüglich ihrer hohen allgemeinen Kombinationseignung und der hohen additiven Varianz bei allen 4 Merkmalen, dagegen hatte die Sorte Harrison Special eine durchweg geringe Kombinationseignung. Die Ergebnisse anderer Autoren bei der Schätzung der Variationskomponenten werden mit denen der vorstehenden Untersuchung verglichen. Es wird dabei darauf hingewiesen, daß Schlüssen auf Grund nur einer oder weniger Kreuzungen Grenzen gesetzt sind.Die Brauchbarkeit der kombinierten Anwendung der D²-Statistik, der Analyse der Komponenten V_r und W_r sowie der Trennung der genetischen Variationskomponenten wird für die untersuchten Merkmale im Hinblick auf künftige Züchtungsarbeiten mit Röhrentrocknungs-Tabak diskutiert.

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With 1 figure     

The incidence of air-borne fungus in Sydney

Summary A survey of the incidence of air-borne fungi in Sydney was carried out for one year by daily exposure of Petri plates containing Sabouraud's medium. A total of 3893 colonies were counted.The fungi most commonly grown wereCladosporium, Alternaria andEpicoccum; these accounted for 51.9% of all colonies.An attempt was made to correlate the work with the average daily mean temperature, the relative humidity and the number of rainy days. No clear correlation could be established between colony counts and wind direction and velocity.

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Zusammenfassung Eine Untersuchung über das Vorkommen von durch die Luft getragenen Pilzen in Sydney wurde während eines Jahres durch tägliche Ausstellung von Petri-Schalen mit Sabouraud's Nährmedium durchgeführt. Insgesamt sind 3893 Kolonien gezählt worden.Die am häufigsten gefundenen Pilze waren:Cladosporium, Alternaria undEpicoccum; sie umfassten 51.9% aller Kolonien.Ein Versuch wurde unternommen, um diese Befunde mit der durchschnittlichen, täglichen Mitteltemperatur, der relativen Feuchtigkeit und mit der Zahl der Regentage in Korrelation zu bringen. Keine klare Korrelation konnte zwischen Kolonie-Zahl, Windrichtung und Windgeschwindigkeit festgestellt werden.

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Working with the help of a full time grant from the National Health and Medical Research Council of Australia.     

Simulation of quantitative characters by genes with biochemically definable action. III. The components of genetic effects in the inheritance of anthocyanins in Matthiola incana R. Br.

Summary In a self-pollinated plant species, Matthiola incana R. Br., six groups of isogenic lines were developed which were ideally suited for investigating the properties of individual genes controlling a quantitative character. Each group consisted of four homozygous parents for two alleles at each of the two loci in a common genetic background. A complete 4 × 4 diallel cross was obtained in each group. Because of the identical genetic background each diallel set could be considered as a genetic system of two loci. The biochemical functions of the alleles at each locus modifying the structure of the anthocyanin molecule were known. The phenotypes of the nine possible genotypes were qualitatively distinguishable by their flower colour differences. A quantitative measure of the phenotypic value associated with a genotype is the concentration of anthocyanins in flower tissues. In these simplified genetic systems, the nine phenotypic values could be expressed in terms of nine biometrical quantities, eight of which are attributable to the genetic effects of the alleles at the two loci under consideration. An unique solution of the set of nine equations in nine unknowns provided direct estimates of the parameters specifying additive, dominance and epistatic effects. Thus the effects of individual genes in a well-defined genetic background could be estimated by the use of a simple additive genetic model. An extension of the model provided estimates of the genetic parameters in different years and genetic backgrounds.Dominance was found to be the most important type of gene action in the inheritance of anthocyanin content in the flower tissues of M. incana. There was considerable epistasis, but the effect was very unstable over years and genetic backgrounds. The relative magnitude of additive effect was most stable. Heterosis was observed and was found to be largely due to dominance and additive × dominance interactions.

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Zusammenfassung In der selbstbefruchtenden Gartenpflanze Matthiola incana wurde eine Reihe weitgehend isogener Linien entwickelt, die sich in idealer Weise zur Untersuchung der Beiträge einzelner definierter Gene und Genkombinationen zu einem quantitativen Merkmal eignen. Das Material wurde in 6 Gruppen eingeteilt. Jede Gruppe besteht aus 4 homozygoten Eltern, die sich aus der Variation zweier Loci mit je zwei Allelen vor einem gemeinsamen genetischen Hintergrund ableiten und nach dialleler Kreuzung alle kombinatorisch möglichen Genotypen ergeben. Jeder diallele Satz stellt somit ein genetisches System mit zwei Loci dar, dessen qualitative Beiträge zur Modifikation der Anthocyanmoleküle bekannt sind und dessen quantitative Beiträge zur Gesamtkonzentration der Anthocyane gemessen werden. In diesen vereinfachten genetischen Systemen können die Phänotypenwerte der 9 Genotypen durch 9 biometrische Quantitäten beschrieben werden, von denen 8 den genetischen Effekten der variierten Loci und einer dem Beitrag des genetischen Hintergrundes zugeschrieben werden könen. Anhand eines einfachen linearen Modells werden Parameter für die additiven, Dominanz- und Epistasieeffekte der einzelnen Gene aus einem Satz von 9 Gleichungen mit 9 Unbekannten direkt geschätzt. Eine Erweiterung des Modells erlaubt die Schätzung der Parameter in verschiedenen Jahren und mit wechselndem genetischem Hintergrund. Für die Ausbildung des quantitativen Merkmals Anthocyangehalt der Blüten von Matthiola incana erwiesen sich die Dominanzkomponenten als der entscheidende Typ der Genwirkung. Ferner wurde ein erheblicher Epistasieanteil geschätzt, jedoch waren diese Beiträge nicht konstant, da sie über die Jahre variierten und eine starke Abhängigkeit von der Art des genetischen Hintergrundes zeigten. Der relative Anteil der additiven Komponenten erwies sich dagegen zwar als gering, jedoch sehr stabil. Beobachtete Heterosiseffekte müssen zum Teil den Dominanzkomponenten, zum Teil der Interaktion zwischen additiven und Dominanzkomponenten zugeschrieben werden.

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This work was carried out while the senior author held a research fellowship awarded by the Alexander von Humboldt-Stiftung of Bad Godesberg, Germany, which is gratefully acknowledged.

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Research supported by Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Herkunftsversuche für Zwecke der Forstpflanzenzüchtung,erläutert am Beispiel zweier Modellversuche

Zusammenfassung Die älteren Herkunftsversuche hatten das Ziel, das genetische Variationsmuster der Baumarten zu beschreiben (wirtschaftliche Zielsetzung) und durch dessen Abhängigkeiten von der Umwelt die Wirksamkeit der natürlichen Auslese zu zeigen (genökologische Zielsetzung). Gelegentlich werden auch taxonomische Fragen mit bearbeitet. Als bester Plan für die Stichprobenentnahme von Material für solche Versuche kann Probenentnahme entlang von transsects angesehen werden. Eine Kombination von Labor-, Baumschul- und Feldversuchen ermöglicht Prüfung auch umfangreichen Versuchsmaterials, wie es bei hinreichend dichter Probenahme und großem Verbreitungsgebiet der Baumart notwendigerweise anfällt.Von Herkunftsversuchen, die als Grundlage für Züchtungsprogramme dienen sollen, müssen auch Informationen über die genetische Variation und Kovariation innerhalb der Herkünfte gefordert werden. Bei geeigneter Versuchsanordnung können dann nicht nur Informationen über die Wirksamkeit der natürlichen Auslese überhaupt, sondern auch über das Zusammenspiel von Umweltvariation und genetischen Prozessen in den Populationen gewonnen werden. Art und Ausmaß der genetischen Variation und Kovariation in den Herkünften, Feststellung von Art, Richtung und Intensität der natürlichen Auslese, Bedeutung von Zufälligkeiten für die Differenzierung von Herkünften sowie der Grad der Koadaptation beim Vergleich entfernterer Herkünfte stellen die Populationsparameter dar, an denen der Forstpflanzenzüchter interessiert ist, wenn er die Erfolgsaussicht bestimmter Phasen eines Züchtungsprogramms einschätzen will.Zur Erläuterung wurden Ergebnisse zweier Herkunftsversuche mit Birken verwendet. Es wird darauf hingewiesen, daß es notwendig ist, Modelle und Verfahren zu entwickeln, die für die Verhältnisse in den Waldbaumpopulationen passen und den Schwierigkeiten beim Experimentieren mit Bäumen Rechnung tragen.Mit 4 Abbildungen