Kartierung und molekulare Charakterisierung der prähaustoriellen Resistenz in Einkorn (Triticum monococcum) gegenüber Braunrost (Puccinia triticina f. sp. tritici)

• Applicant: Professor Dr. Frank Ordon
• Subject Area: Plant Breeding and Plant Pathology
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 180940919

Braunrost, verursacht durch Puccinia triticina, ist eine der bedeutendsten Krankheiten des Weizens und weltweit für erhebliche Ertragsverluste verantwortlich. Neben der Bekämpfung durch Fungizide steht der Anbau resistenter Weizensorten im Vordergrund. Diese Sorten besitzen i. d. R. Resistenzgene, die eine rassenspezifische vertikale Resistenz vermitteln, die durch Veränderungen des spezifischen Avirulenzgens durch neue Braunrostrassen überwunden wird. Ein aktuelles Beispiel ist die Überwindung von Lr37. Mit der Entdeckung einer prähaustoriellen Resistenz (im Folgenden als PHR bezeichnet) gegenüber P. triticina in Triticum monococcum wurde eine horizontale rassenunspezifische Resistenz identifiziert, die eine Infektion durch Puccinia triticina bereits im Stadium der Ausbildung von Haustorienmutterzellen (im Folgenden als HMZ bezeichnet) verhindert und zu qualitativer Resistenz führt. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, diese Resistenz in spaltenden Populationen mit fluoreszenzmikroskopischen Methoden, welche die Auszählung der HMZ, eine Beobachtung der Anreicherung reaktiver Sauerstoffspezies, hypersensitiver Reaktionen und der Bildung phenolischer Substanzen ermöglichen, zu analysieren und die Art und Menge der phenolischen Substanzen gaschromatographisch und photometrisch in den die Infektion umgebenden Blattarealen zu bestimmen. Durch gezielte Unterbrechung des Phenylpropanoidweges durch Cycloheximid, α-Aminooxy-β-phenylpropionsäure, 2-Aminoindan-2-Phosphonsäure, Piperonylsäure und 3,4-Methylendioxyzimtsäure soll im weiteren festgestellt werden, ob die beobachteten Abwehrreaktion ausschließlich auf der Biosynthese zellwandgebundener phenolischer Substanzen und Lignin beruhen. Um die Aktivität zellwandgebundener Enzyme quantifizieren zu können, ist die Untersuchung des Interzellularsaftes mittels SDS-PAGE geplant. Parallel dazu soll diese Resistenz unter Verwendung von SSR, DArT und AFLP Markern kartiert werden und zur Identifikation von Genen, die an dieser Resistenz beteiligt sind Expressionsstudien mittels SuperSage (verbesserte serielle Analyse der Genexpression) durchgeführt werden. Auf diese Weise identifizierte Gene werden in die bestehende genetische Karte integriert, um Erkenntnisse über eine etwaige Co-Lokalisation mit entsprechenden QTL zu gewinnen. Mit diesen Arbeiten werden einerseits tiefgehende Erkenntnisse zu den genetischen Grundlagen der PHR geschaffen und zum anderen die Voraussetzungen, diese Resistenz markergestützt in den Kulturweizen (Triticum durum, Triticum aestivum) zu übertragen und damit dauerhafte Resistenz gegenüber Braunrost.

• DFG Programme: Research Grants