Fusarium-Resistenz von Winterweizen (Triticum aestivum): Entwicklung und Kartierung funktioneller genetischer Marker mit Hilfe eines integrativen Ansatzes von Expressions- und Kandidatengenanalyse auf der Basis einer validierten QTL-Karte

• Applicant: Dr. Günther Schweizer
• Subject Area: Plant Breeding and Plant Pathology
• Term: from 2005 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5453312

Ährenfusariosen von Weizen (Triticum aestivum L.), hervorgerufen durch Schadpilze der Gattung Fusarium wie F. culmorum und F. graminearum, führen weltweit neben erheblichen Ertragseinbußen vor allem zu drastischen Qualitätsminderungen, verursacht durch die Bildung von Mykotoxinen, insbesondere von Deoxynivalenol (DON) und Nivalenol (NIV). DON und NIV gefährden über die toxische Belastung von Getreidemehl und Schrot die Gesundheit von Mensch und Tier in hohem Maße. Die gezielte Nutzung genetischer Variabilität in der Resistenz gegen Fusarium bildet im Vergleich zum chemischen Pflanzenschutz die aussichtsreichste und wichtigste Komponente, um die Hauptschaderreger F. culmorum und F. graminearum mit Erfolg und Nachhaltigkeit bekämpfen zu können. In dem beantragten Forschungsprojekt soll das Thema ‚Fusarium-Resistenz’ in zwei sich ergänzenden Ansätzen bearbeitet und in einer QTL-Markerkarte zusammengeführt werden; Ausgangsbasis dafür sind zwei, bezüglich Fusariumresistenz segregierende Kartierungspopulationen (Anlage1):1. Kandidatengen-Ansatz: Resistenz-assoziierte Kandidatengene werden identifiziert und aus genomischer DNA ausgewählter Winterweizenlinien und Sorten amplifiziert sowie sequenziert. Über Sequenzanalysen werden Marker für eine Rückkartierung in die QTL-Karte entwickelt.2. Expressionsanalyse: Resistenzgene ausgewählter Winterweizenlinien werden mit Hilfe eines etablierten Gewächshaus-Inokulationstests spezifisch mit Fusarium induziert; zu definierten Zeitpunkten werden entsprechenden cDNA-Banken unter Einsatz der cDNA-AFLP-Technik differentiell exprimierte Gene identifiziert, kloniert und sequenziert. Nach Rückkartierung der gewonnenen Kandidatengene (Ansatz 1) und der transcript derived fragments, TDFs (Ansatz 2), in die bestehenden QTL-Karten werden die Kartierungsergebnisse unter Einbeziehung der vorliegenden Feldresistenzdaten validiert und auf Basis der jeweiligen Sequenzinformationen allelspezifische diagnostische Selektionsmarker (u.a. SNP, STS, CAPS) für aussichtsreiche Genfragmente bzw. Resistenzallele entwickelt. Primäres Ziel beider Strategien ist die Aufklärung des komplexen Zusammenspiels von Genen, die an dem quantitativen Merkmal Fusarium-Resistenz bei Weizen beteiligt sind, sowie die Bereitstellung diagnostischer Selektionsmarker für eine effiziente markergestützte Selektion (MAS) von Fusarium-resistentem Winterweizenzuchtmaterial. Funktionelle diagnostische Marker sind die beste Voraussetzung für die gezielte Erweiterung des Genpools und damit für die Entwicklung von neuen Zuchtlinien mit verbesserter Resistenz gegen Ährenfusariosen bei Winterweizen. Damit kann letztendlich vor allem auch ein wesentlicher Beitrag zur Verminderung der Toxinbelastung im Erntegut geleistet werden.

• DFG Programme: Research Grants