Physiologische und pflanzenbauliche Aspekte der inversen Beziehung zwischen Ertrag und Proteinkonzentration bei Getreidesorten: Eine Übersicht
In Getreidesortimenten werden zumeist negative Korrelationen zwischen Kornertrag und Proteinkonzentration in den Körnern gefunden; der genetische Ertragsfortschritt war häufig mit einer Senkung der Kornproteinkonzentration assoziiert. Beide Phänomene können als das Resultat eines Verdünnungseffektes interpretiert werden; offensichtlich hält der Zuwachs im Proteinertrag nicht Schritt mit dem Zuwachs im Kornertrag. Wegen des bereits hohen N-Ernteindex scheinen größere genetische Steigerungen des Proteinertrages nur über eine Erhöhung der N-Aufnahme realisierbar zu sein. N-Metabolismus und Kohlenhydratsynthese konkurrieren um Energie. Dennoch dürfte der Proteinertrag nicht von der Verfügbarkeit von Energie limitiert werden. Vielmehr begrenzt bei ökologisch und ökonomisch vertretbarer N-Düngung die Verfügbarkeit von N den Proteinertrag. Eine schnellere N-Aufnahme unmittelbar nach N-Applikationen und in Zeiten intensiver N-Mineralisierung würde Verluste an pflanzenverfügbarem N durch mikrobielle Immobilisierung, Nitratauswaschung und Denitrikation reduzieren. Potentielle Engpässe für die Erschließung von Boden-N und die N-Aufnahme werden angesprochen. Weitere mögliche N-Quellen für die Bildung von Kornprotein (Vermeidung von Verlusten von bereits aufgenommenen N, Stimulation der N-Mineralisation in der Rhizosphäre, verbesserte N2-Fixierung durch assoziierte diazotrophe Bakterien) werden diskutiert. Selbst wenn alle N-Pools effizienter ausgebeutet werden, dürfte auf lange Sicht der genetische Zuwachs im Proteinertrag hinter dem Ertragsfortschritt zurückbleiben. Ohne zusätzliche N-Düngung werden die Körner zukünftiger Hochertragssorten also relativ geringe Proteinkonzentrationen aufweisen.
As a rule, negative correlations between grain yield and grain protein concentration are found among cereal cultivars. In the past, genetic progress in grain yield was often associated with a decline in grain protein concentration. Both phenomenona can be interpreted as a dilution effect; evidently, the increases in grain protein yield do not keep pace with the increases in grain yield. Due to the fact that the N harvest index is already high, large genetic increases in protein yield can only be achieved by improving the absorption of N from the soil. It seems unlikely that competition between carbohydrate synthesis and N meatbolism for energy limits the production of grain protein; rather, under ecologically and economically acceptable rates of N fertilizer application, the protein yield is constrained by the lack of plant-available N. A more rapid N uptake immediately after N fertilization and in periods of high N mineralization would reduce losses of plant-available N by microbial immobilization, nitrate leaching, and denitrification. Potential bottlenecks in the discovery and absorption of soil N are addressed. Further potential sources of N for the production of grain protein (avoidance of N losses from the plants, stimulation of N mineralization in the rhizosphere, improved N2 fixation capacity of associated diazotroph bacterias) are discussed. Even if all N pools are exploited more efficiently, it is likely that, in the long term, genetic increases will lag behind those in grain yield. Consequently, without additional N fertilization, the grains of future high-yielding cultivars will exhibit relatively low concentrations of protein.
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