Assoziationsgenetische Kartierung von Resistenzen gegen die Netz- und Braunfleckenkrankheit in einem Gerstesortiment aus den Diversitätszentren

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Ordon
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261296357

Die Netz- und die Braunfleckenkrankheit der Gerste, verursacht durch Pyrenophora teres bzw. Cochliobolus sativus, sind weltweit verbreitet und führen zu erheblichen Ertragsverlusten. Im Rahmen einer langjährigen Zusammenarbeit des Institutes für Resistenz des All-Russischen Forschungsinstitutes für Pflanzenschutz (VIZR) und des Institutes für Resistenzforschung und Stresstoleranz des Julius Kühn-Institutes, wurden 10000 Gersteakzessionen aus verschiedenen Diversitätszentren sowie zugelassene Sorten auf Resistenz gegenüber Pyrenophora teres bzw. Cochliobolus sativus getestet und ca. 450 Genotypen mit einem unterschiedlichen Resistenzniveau identifiziert. Über den genetischen Hintergrund dieser Resistenzen liegen jedoch bisher keine bzw. unzureichende Informationen vor. Um Information über beteiligte Majorgene bzw. QTL zu gewinnen, sind genomweite Assoziationsstudien ein geeignetes Verfahren, da sie die simultane Analyse einer wesentlich breiteren genetischen Diversität im Vergleich zu bi-parentalen Populationen erlauben.Die Ziele des vorliegenden Projektes sind daher (i) die genetische Diversität der Resistenz gegenüber P. teres f. teres, und P. teres f. maculata sowie gegenüber C. sativus zu erfassen und QTL in einer repräsentativen Gerstensammlung mittels genomweiter Assoziationsstudien (GWAS) zu identifizieren, (ii) Erkenntnisse über die Stabilität und Übertragbarkeit dieser QTL mittels der Integration ausgewählter Marker in bestehende bereits phänotypisierte DH-Populationen zu gewinnen, (iii) diese QTL mit Markern abzusättigen und diese in die physikalische und sequenzbasierte Karte der Gerste, als ersten Schritt im Hinblick auf die Identifikation von Kandidatengenen zu integrieren, (iv) die Nutzung dieser QTL in der Gerstenzüchtung durch die Entwicklung einfacher und kostengünstiger PCR Marker zu ermöglichen.Um diese Ziele zu erreichen, werden 450 Gersteakzessionen am JKI und am VIZR im Hinblick auf Resistenz durch die Inokulation mit verschiedenen Isolaten von P. teres f. teres, und P. teres f. maculata sowie C. sativus aus Russland und Deutschland inokuliert, so dass detaillierte Resistenzdaten für die Assoziationsstudien vorliegen. Die Genotypisierung wird mittels des 9k iSelect Chips sowie mittels Genotyping by Sequencing (GBS), welches am JKI momentan etabliert wird, durchgeführt und die Populationsstruktur mittels 2 SSRs pro Chromosomenarm bestimmt. GWAS werden mittels eines Mixed Linear Models durchgeführt und mit diesem Verfahren Regionen identifiziert, welche in die Resistenz gegenüber den oben genannten Pathogenen involviert sind. Diese Regionen werden mit molekularen Markern abgesättigt als erstern Schritt in Richtung auf eine Genisolation. Unter Nutzung dieses Ansatzes werden detaillierte Erkenntnisse über die genetische Diversität der Resistenz gegen die genannten Pathogene gewonnen und eine gezielte Nutzung dieser in der Gerstenzüchtung sichergestellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Beteiligte Institution: Russian Academy of Agricultural Sciences ; All-Russian Research Institute for Plant Protection
• Beteiligte Personen: Professorin Dr. Olga Afanasenko; Dr. Doris Kopahnke