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Genetische Analyse der Resistenz des Weizens gegen die Furoviren Soil-borne cereal mosaic virus (SBCMV) und Soil-borne wheat mosaic virus (SBWMV)
Projekt
Förderkennzeichen: JKI-EP-08-2241
Laufzeit: 01.10.2013
- 30.09.2015
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Anhand neuer Befunde zum Vorkommen bodenbürtiger Viren im Weizen ist anzunehmen, dass die Furoviren weiter verbreitet sind, als bisher bekannt ist. Für die Weizenzüchtung in Deutschland stellt sich somit die Aufgabe, neue Resistenzquellen in Weizen zu identifizieren und in die Sortenentwicklung zu integrieren, da die durch bodenbürtige Viren verursachten Ertragsverluste weder durch chemische- noch fruchtfolgetechnische Maßnahmen zu verhindern sind. Für die SBCMV/SBWMV Resistenz in hexaploidem Weizen wurden der Sbm1 Lokus auf Chromosom 5D kartiert und diagnostische SSR-Marker entwickelt. Für andere Resistenzen stehen bisher keine molekularen Marker zur Verfügung. Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung diagnostischer Marker für die genotypische und phänotypische Analyse der Furovirusresistenz in Weizen, die die Beschleunigung von Züchtungsprozessen und die effiziente Selektion von resistenten Genotypen ermöglichen. Dieses Projekt wird in Kooperation zwischen dem JKI-RS und JKI-EP durchgeführt. Im JKI-EP erfolgt die phänotypische Analyse der Virusresistenz in verschiedenen Weizen-DH-Linien-Populationen in virusinfektiöser Erde unter Gewächshausbedingungen. Die Resistenzbewertung erfolgt mittels DAS-ELISA.
In Züchtungsprogrammen wurden Sorten und Linien mit Furovirusresistenz identifiziert, aber bis heute sind die Informationen zur Genetik der Resistenz limitiert und teilweise widersprüchlich. Für die SBCMV/SBWMV Resistenz in hexaploidem Weizen wurde der Sbm1-Lokus auf Chromosom 5DL und der Sbm2-Lokus auf Chromosom 2BS kartiert und diagnostische SSR-Marker entwickelt. Für andere Resistenzen, z.B. weitere QTL, stehen bisher keine molekularen Marker zur Verfügung. Aus diesen Gründen stellte sich dieses Forschungsvorhaben in Kooperation zwischen dem Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz (RS) und dem Institut für Epidemiologie und Pathogendiagnostik (EP) das Ziel, diagnostischen Markern für Resistenzgene zu entwickeln. Das Teilprojekt des EP bestand in der phänotypische Analyse der Furovirusresistenz in Kreuzungsnach-kommenschaften verschiedener Populationen mit dem Sbm1-Lokus, Sbm2-Lokus und einer unbekannten Resistenz. Die Bewertung der Resistenz erfolgte mittels Virusübertragung durch den Vektor Polymyxa graminis aus infektiöser Erde unter Gewächshausbedingungen. Es wurden Infektionsexperimente für folgende Populationen durchgeführt: 1. Emerald (s) x Primus (r)-Population (Sbm2-Lokus) Die phänotypische Analyse der Furovirusresistenz in Kreuzungsnachkommen (DH-Linien) der Emerald (s) x Primus (r)-Population (Sbm2/2BS) zeigte, dass das Sbm2-Gen wirkungslos gegen das SBWMV ist. Von den geprüften 187 DH-Linien wurden 183 (98%) mit dem SBWMV infiziert. 2. PI566671 (r) x Mirage (r)-, x Tremie (r)- und x Centrum (s)-Populationen Obwohl ein virusresistenter Phänotyp in PI566671 nachweisbar war, konnten keine der bisher bekannten Resistenz-Markern in diesem Weizen nachgewiesen werden. Die Ursache für den bisher nicht erfolgreichen Nachweis von bekannten Sbm1-Markern in dieser Akzession kann damit erklärt werden, dass dieser Weizenherkunft eine Kreuzung mit dem Zwischenweizengras Thinopyrum intermedium zugrunde liegt, die durch die Markeranalysen nicht erkannt wird 3. Tremie (r) x Texel (s)-HOV1-Population (Sbm1-Lokus) In den Kreuzungsnachkommen (DH-Linien-HOV1) aus Tremie (r) x Texel (s) (Sbm1/5DL) scheint das für SBCMV-Resistenz selektierte Sbm1-Gen nur eingeschränkt gegen das SBWMV zu wirken. Die anfälligen Standards Saissons und JB Asano wurden durch das SBWMV zu 100% befallen. Sowohl der anfällige Elter Texel wurde zu 86% als auch der resistente Elter Tremie zu 64% infiziert. Somit liegt für dieses Virus eine Kreuzung aus partieller Resistenz (pr) x Anfälligkeit (s) vor. 4. Claire (r) x Savannah (s)-Population (Sbm1-Lokus) Der anfällige Standard JB Asano und der anfällige Elter Savannah wurden zu 100% mit dem SBWMV infiziert. Der resistente Elter Claire zeigte zu 59% Virusbefall. Hier liegt ebenfalls eine Kreuzung aus partieller Resistenz (pr) x Anfälligkeit (s) für dieses Virus vor. Zusammenfassend kann aus den Ergebnissen zur Resistenzprüfung in unterschiedlichen Kreuzungsnachkommenschaften geschlussfolgert werden, dass die selektierten Sbm1- und Sbm2-Gene nicht die Resistenz gegen das SBWMV kontrollieren. Die SBCMV-Isolate aus Deutschland sind hoch aggressiv für Roggen und Triticale und kaum infektiös für Weizen. Die Wirkung des Sbm1-Gens im Weizen gegen das SBCMV muss gegen eine für diese Kultur hoch aggressive Viruspopulation geprüft werden, wie sie z.B. am Standort Vatan in Frankreich vorkommt.Wirken beide Gene effektiv gegen das SBCMV, sollten Untersuchungen zu Resistenzunterschieden zwischen beiden Furoviren durchgeführt werden.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Pflanzenzüchtung
- Pflanzenschutz
