GxEInteraktionen

GxE-Interaktionen (Genotyp-Umwelt-Interaktionen, GxE) beschreiben das bedingte Verhältnis zwischen der genetischen Ausprägung eines Merkmals und Umweltbedingungen. Das Phänotyp-Ergebnis eines Merkmals hängt somit vom Zusammenspiel von Genotyp und Umwelt ab: Derselbe Genotyp kann in verschiedenen Umwelten unterschiedlich abschneiden, und verschiedene Genotypen zeigen unter der gleichen Umwelt unterschiedliche Leistungswerte.

Bedeutung: GxE-Interaktionen sind zentral für Züchtung, Ökologie und Evolutionsforschung. Sie beeinflussen, wie Stabilität und Leistung über Standorte und Jahre hinweg beurteilt werden. Die Berücksichtigung von GxE ermöglicht die Identifikation von Genotypen mit breiter Adaptation oder mit guter Leistung in spezifischen Umweltkontexten.

Ursachen und Konzepte: Genetische Variation in der Empfindlichkeit gegenüber Umweltfaktoren wie Wasser, Temperatur, Licht oder Boden beeinflusst die Reaktionsnorm eines Merkmals. Die Reaktionsnorm beschreibt, wie der Phänotyp mit der Umwelt variiert. Plastizität – die Fähigkeit, phänotypisch auf Umweltreize zu reagieren – ist häufig Ursache von GxE-Interaktionen.

Messung und Modelle: GxE wird typischerweise in Multi-Environment Trials (METs) mittels statistischer Modelle mit Interaktionstermen zwischen Genotypen und Umgebungen analysiert. Klassische Ansätze sind ANOVA, gemischte Modelle; fortgeschrittene Methoden umfassen Reaktionsnorm-Modelle, Finlay-Wilkinson, AMMI und GGE-Biplot, die Muster der Interaktion sichtbar machen.

Herausforderungen und Nutzung: Umweltfaktoren sind vielfältig und zeitlich variiert, und Umweltmessungen sind oft unvollständig. Die Prognose von GxE-Interaktionen erfordert umfangreiche Daten und robuste Modelle. Ziel ist es, Selektionsempfehlungen zu entwickeln, die entweder auf Stabilität über viele Umgebungen abzielen oder auf hohe Leistungsfähigkeit in bestimmten Umweltkontexten.