Feuerbrandresistenz aus der Apfelwildart Malus fusca: Kartierung, Genisolierung und funktionelle Charakterisierung

• Antragsteller: Dr. Andreas Peil
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 275614283

Feuerbrand ist die bedeutendste Bakteriose an Apfel. Sie wird hervorgerufen durch das gram-negative Bakterium Erwinia amylovora. Die ökonomischen Schäden, die durch Feuerbrandepidemien hervorgerufen werden, können Millionen von Dollar betragen. Besondere Aufmerksamkeit erlangte 2013 der Ausbruch von Feuerbrand am Süßen See in der Nähe von Halle. Die einzigen wirksamen und verlässlichen Bekämpfungsmittel für Apfelbauern sind Antibiotika, wie Streptomycin, deren Nutzung aber nicht nachhaltig und in Deutschland nicht erlaubt. Eine alternative ist daher unabdingbar. Im Anbau resistenter Sorten wird der nachhaltigste Weg gesehen, Feuerbrand effektiv zu kontrollieren. Im Laufe der letzten Jahre konnten einige Feuerbrandresistenz QTL in Apfel und vor allem Apfelwildarten kartiert werden, aber nur das Gen (FB_MR5), das die Resistenz von Malus ×robusta 5 (Mr5) bewirkt, konnte isoliert und funktionell überprüft werden. Die Resistenz von Mr5 ist Isolat-spezifisch und kann durch den hoch virulenten Kanadischen Stamm (Ea3049) und das Isolat ZYRKD3-1, eine avrRpt2EA Effektordeletionsmutante, gebrochen werden. Die Änderung einer einzelnen Aminosäure im Effektorprotein bewirkt ebenfalls die Überwindung der Resistenz von Mr5. Die Isolatspezifität der Feuerbrandresistenz von Mr5 zeigt klar die Notwendigkeit der Isolierung eines weiteren Feuerbrandresistenzgens, um es funktionell zu charakterisieren und anschließend Resistenzgene mit unterschiedlichen Wirkungsmechanismen für eine dauerhafte Widerstandsfähigkeit pyramidisieren zu können. Aus diesem Grund wurde die Feuerbrandresistenz der amerikanischen Wildart M. fusca untersucht und auf Kopplungsgruppe 10 ein QTL (Mfu10) kartiert, der ca. 66% der phänotypischen Varianz erklärt. Die Inokulation der segregierenden Population mit Isolat Ea3049 bestätigte den QTL, mit ca. 41% Erklärung der phänotypischen Varianz.Dieses Forschungsprojekt zielt darauf ab, das Mfu10 zugrundeliegende Gen(e) zu isolieren und funktionell zu charakterisieren. Dafür wurde eine Feinkartierungspopulation mit 1336 Nachkommen erstellt. Die Genotypisierung dieser Population mit Mikrosatellitenmarkern, die den QTL umspannen, erlaubte die Identifizierung von Rekombinanten innerhalb des Intervalls. Diese Rekombinanten sind die Basis für die Identifizierung und Isolierung des Gens. Zur Analyse der Interaktion von Mfu10 mit dem Effektor avrRpt2EA soll die Kartierungspopulation mit dem E. amylovora Isolat ZYRKD3-1, einer avrRpt2EA Deletionsmutante des Isolates Ea3049 und einer Komplementationsmutante phänotypisiert werden. Da die bisherigen Untersuchungen auf weitere (minor) Feuerbrandresistenz QTL hinweisen, ist eine Vervollständigung und hohe Sättigung der Karte mit Markern erforderlich. Es wird erwartet, dass die der Resistenz von M. fusca zugrunde liegenden Gene Widerstandsfähigkeit gegenüber hoch virulenten Isolaten vermitteln und dass die Pyramidisierung dieser Faktoren mit FB_MR5 Apfelsorten eine dauerhafte Widerstandsfähigkeit verleihen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen