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Kartenbasierte Klonierung und funktionelle Analyse des Kandidatengens für Feuerbrandresistenz aus Malus fusca (FB_Mfu10)
Projekt
Förderkennzeichen: 433323507
Laufzeit: 01.01.2019
- 31.12.2021
Forschungszweck: Experimentelle Forschung
Stichworte: Malus, Apfelzuchtprogramm, Resistenz, Feuerbrand, kartenbasierte Klonierung
Durch Apfelzuchtprogramme wird weltweit an der Identifizierung und Nutzung von Feuerbrandresistenzgenen gearbeitet, um Sorten zu entwickeln, die widerstandsfähig gegenuber Feuerbrand sind, der durch das Bakterium Erwinia amylovora verursacht wird. Dies ist besonders vor dem Hintergrund wichtig, dass Feuerbrand in Europa eine Quarantanekrankheit ist und eine effektive Kontrolle nur mit Antibiotika, wie Streptomycin, möglich ist, deren Einsatz aber in Deutschland untersagt ist. In einer Abstammung der amerikanischen Apfelwildart Malus fusca konnte auf Kopplungsgruppe 10 ein Major- Quantitative Trait Locus (QTL - Mfu10) für Resistenz gegen Feuerbrand kartiert werden. Durch Genome-Walking gelang es ein Kandidatengen für den QTL - Mfu10 zu finden. Das Kandidatengen, FB_Mfu10, wurde in der Sequenz eines BAC-Klons, 46H22, der den Feuerbrandresistenzlocus umspannt, identifiziert. Die Analyse von FB_Mfu10 ergab eine Genstruktur von acht Exons, die für ein receptor-like-kinase-Protein mit einer Länge von 880 Aminosauren, kodieren. Das Protein enthalt eine bulb-type mannose-specific binding (B-lectin) Domäne, eine katalytische Domäne der Serin/Threonin- und interleukin-1 receptor-associated Kinasen (STKc_IRAK) und eine PAN/apple-like Domäne. Diese Bereiche sind ahnlich zu Bereichen von Genen, die Resistenzen gegenuber pilzlichen und bakterielle Schaderreger in anderen Pflanzenarten vermitteln. Die Amplifikation und Sequenzierung des vorhergesagten Open Reading Frames (ORF) aus 46H22 (resistent) und einem BAC-Klon, der den homologen Bereich (anfällig) abdeckt, ergaben einen Unterschied von acht Nukleotiden im ersten Exon, der zu einem Unterschied von 28 Aminosäuren zwischen beiden Proteinen fuhrt. Ziel dieses Projektes ist die Validierung der Funktion des Kandidatengens FB_Mfu10 sowohl durch Transformation einer anfälligen Sorte als auch durch die Stilllegung des Gens in M. fusca mittels CRISPR/CAS. Diese Arbeiten sind vor allem vor dem Hintergrund wichtig, dass das bisher einzige funktionell validierte Feuerbrandresistenzgen FB_MR5 aus der Apfelwildartabstammung M. ×robusta 5 von hoch-virulenten Erwinia- Stammen und Erwinia-Mutanten überwunden wird. Bis heute konnten keine Erwinia-Stämme gefunden werden, die in der Lage sind, die Widerstandsfähigkeit von M. fusca zu brechen; damit konnte FB_Mfu10 eine wirksamere Alternative zu FB_MR5 sein.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Pflanzenzüchtung
