Experimentelle Evolution der Ko-adaptation von Mais und seinem Pathogen Exserohilum turcicum

• Antragsteller: Professor Dr. Karl Schmid
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 274467117

Moderne Agrarökosysteme zeichnen sich durch eine geringe ökologische Vielfalt aus. Diese führt zu einem hohen Evolutionsdruck zwischen interagierenden Arten wie Kulturpflanzen und ihren Schädlingen. Der Mais ist eine der am meisten angebauten Kulturarten weltweit und eignet aufgrund seiner hohen Sortenvielfalt und genomischen Variabilität als Modellorganismus für die Untersuchung von Evolutionsprozessen in Agrarökosystemen. In einem mehrjährigen Evolutionsexperiment die Koevolution von Mais und einem seiner wichtigsten Krankheitserreger, dem Pilz Exserohilum turcicum, untersucht. Dieser Pilz verursacht die Blattdürre und breitet sich immer mehr in Mitteleuropa aus. Zwei verschiedene Maissorten, die sich in ihrer Resistenz gegen den Pilz unterscheiden werden inokuliert und die am meisten resistenten Pflanzen selektiert. Ebenso werden die Pilzerreger getrennt nach ihrem Wirt für das nächste Jahr weitergeführt. Dadurch wird ein Selektionsdruck sowohl in der Mais- und der Pathogenpopulation erzeugt. In jedem der drei geplanten Selektionszyklen werden die Mais- und Pathogenpopulationen genotypisiert, und anschliessend mit den Methoden der Populationsgenetik untersucht. Dabei soll festgestellt werden, ob sich die Evolution der Pathogene in Abhängigkeit von der Wirtspopulation unterscheidet und welches Evolutionsmodell die Veränderung von Wirts- und Pathogenpopulationen am Besten beschreibt. Mit diesem Vergleich können Aussagen über die Bedeutung der genetischen Vielfalt in der Kulturart und seinem Schädling für die Koevolution getroffen und wichtigen Faktoren für eine schnelle Ko-adaptation identifiziert werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1819: Rapid evolutionary adaptation: Potential and constraints
• Mitverantwortlich: Dr. Fabian Freund