Kartenbasierte Klonierung und funktionelle Analyse des Kandidatengens für Feuerbrandresistenz aus Malus fusca (FB_Mfu10) Untertitel Aufklärung der von Malus fusca vererbten Feuerbrandresistenz und Funktionsanalysen von Kandidatengenen, die der Resistenz QTL auf Kopplungsgruppe 10 zugrunde liegen

• Antragsteller: Ofere Francis Emeriewen, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433323507

Die umweltfreundlichste und nachhaltigste Strategie die Gefahr des Feuerbrandbefalls in Kernobstanlagen zu bannen, ist die Züchtung widerstandsfähiger Sorten unter Nutzung von Resistenzgenen. Dies gilt insbesondere, da die meisten kommerziellen Sorten hoch anfällig für das verursachende Bakterium – Erwinia amylovora – sind und die Nutzung von Antibiotika zur Bekämpfung in Deutschland untersagt ist. Die Abstammung MAL0045 der Wildapfelart Malus fusca ist resistent gegen Feuerbrand. Auf Kopplungsgruppe 10 von MAL0045 konnte ein Major-QTL (Mfu10) für Feuerbrandresistenz in einer F1-Population von 134 Individuen identifiziert werden. In der anschließenden Feinkartierung des Lokus an 1888 Individuen wurde ein BAC-Klon (46H22), der Mfu10 enthält, identifiziert und sequenziert. Die Analyse der BAC-Sequenz führte zur Identifizierung eines Rezeptor-ähnlichem Proteinkinase-Gens als Kandidatengen. Inokulationen der ursprünglichen F1-Population mit unterschiedlich aggressiven E. amylovora-Isolaten führten zur Vermutung, dass MAL0045 weitere Resistenzfaktoren/-loci besitzt, die nicht kartiert werden konnten. Daher haben wir im vorangegangenem DFG-Projekt erstens vorgeschlagen, das Kandidatengen zu klonieren und in eine anfällige Sorte zu transformieren, um seine Funktion zu prüfen, und zweitens QTL-Kartierungen in F2-Populationen durchzuführen, um eventuelle homozygote Resistenzfaktoren aufzubrechen und dann nachweisen zu können. Die durchgeführten QTL-Analysen führten zur Identifizierung von zwei zuvor unentdeckten, signifikanten QTLs auf den Kopplungsgruppen 4 und 15. Darüber hinaus konnte durch eine Nanopore Minion-Resequenzierung der BAC-Sequenz von 46H22 ein einziger zusammenhängender Contig assembliert werden, der die Identifizierung von zwei zusätzlichen Kandidatengenen, beides Serin/Threonin-Kinase-Gene, ermöglichte. Transformationsexperimente zur Überexpression des ersten Kandidatengens haben zur Etablierung von 10 transgenen Linien geführt haben, die allerdings noch funktional charakterisiert werden müssen. Mit der Klonierung der zwei weiteren Kandidatengene in Transformationsvektoren und in eine anfällige Sorte zu transformieren, um ihre Funktion zu prüfenwurde bereits begonnen. Da die Funktionsfähigkeit der drei Kandidatengene im Zeitrahmen des laufenden Projekts, das bis Dezember 2022 läuft, nicht nachgewiesen werden kann, bitten wir um eine Verlängerung des Projektes um drei Jahre. Neben der Funktionalität der Kandidatengene sollen die neu entdeckten QTL durch Inokulationsversuche mit anderen E. amylovora-Isolaten verifiziert werden und diese Genorte auf weitere und möglichweise benachbarte Kandidatengene untersucht werden. Dazu ist eine hochwertige Genomsequenz von MAL0045 erforderlich, die im Rahmen des neuen Projektes erstellt werden soll. Ziel ist die Aufklärung der Feuerbrandresistenz von MAL0045 gegenüber allen Isolaten und die Nutzung dieses Wissens in der Züchtung widerstandsfähiger Apfelsorten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Andreas Peil