Der Krankheitskomplex Beet necrotic yellow vein virus und Beet soil borne mosaic virus an Beta vulgaris, Analyse viraler Molekularbiologie, Interaktion und Resistenzstabilität in Beta vulgaris (Molecular Benyvirus-Interactions and Evolution in Sugarbeet)

• Antragsteller: Professor Dr. Edgar Maiß (†); Professor Dr. Mark Varrelmann
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278522005

Beet necrotic yellow vein virus (BNYVV) und Beet soil borne mosaic virus (BSBMV) stellen Pflanzenviren des Genus Benyvirus (Familie Benyviridae) mit relativ hoher Sequenzhomologie dar. Beide Spezies erzeugen Viruskrankheiten an der Zuckerrübe (Beta vulgaris) mit unterschiedlicher Symptomausprägung und Gewebebesiedlung. BNYVV erzeugt die Wurzelbärtigkeit (Rhizomania), BSBMV hingegen Blattmosaiksymptome. Im Gegensatz zu BNYVV, welches auf den Wurzelapparat beschränkt ist, kann BSBMV Zuckerrüben systemisch besiedeln. Während BNYVV in Zuckerrübe durch pflanzliche Resistenzeigenschaften kontrolliert wird, sind bisher keine natürlichen BSBMV Resistenzen bekannt. Die molekularen Ursachen für diese Unterschiede sind noch unverstanden. Die BNYVV Resistenzen sind jedoch in der Dauerhaftigkeit durch Auftreten von Resistenz überwindenden Varianten begrenzt. Beide Viren treten in Zuckerrüben natürlicherweise in Mischinfektionen auf. Informationen zu möglichen antagonistischen Interaktionen sind noch sehr begrenzt. Bisher existieren keine Informationen zu den von beiden Spezies gemeinsam besiedelten Geweben bzw. gegenseitigem Ausschluss, der Bildung von Reassortanten und Rekombinanten, welche einen Einfluss auf die Virusevolution erwarten lassen. Die in eigenen Vorarbeiten erfolgte Herstellung von infektiösen cDNA Klonen zur Agrobakterium vermittelten Infektion beider Viren, inklusive einer Reportergen Fluoreszenzmarkierung, erlaubt nun erstmals die experimentelle Bearbeitung und Beantwortung der o.a. Fragestellungen. Zunächst sollen die molekularen Ursachen der biologischen Eigenschaften beider Spezies wie Symptomausprägung, Wirtspflanzen spezifischer Langstreckentransport und systemische Besiedlung in Zuckerrübe in lichtmikroskopischen Untersuchungen mittels Virusmutanten und fluoreszenzmarkierten Viren aufgeklärt werden. Weiterhin soll die Interaktion beider Spezies in Mischinfektionen dargestellt werden. Dazu gehören: Untersuchungen zur gewebespezifischen Besiedlungsstrategie, der Nachweis eines möglichen Synergismus, Antagonismus oder einer cross protection sowie die Analyse von möglichen Reassortanten und Rekombinanten. Darüber hinaus ist beabsichtigt, ein besseres Verständnis der Wirt-Pathogeninteraktion in Abhängigkeit von Virusspezies und pflanzlichen Resistenzeigenschaften zu erarbeiten. Die Ursachen für die differenzierten Blatt- und Wurzelsymptome beider Spezies sowie die spezifische Erfassung von BNYVV durch pflanzliche Resistenzmechanismen sollen ebenso aufgeklärt werden. Im Bereich Resistenzstabilität-BNYVV sollen Methoden zur Bestimmung des Selektionsdruckes von natürlichen Resistenzen auf die Viruspopulation zur Selektion von Resistenz überwindenden Mutanten entwickelt werden. Die gewonnenen Ergebnisse tragen zum grundlegenden und vertieften Verständnis zur Ätiologie, der Evolution und Interaktion von Benyviren bei und erlauben langfristig ein verbessertes und gezieltes Resistenzmanagement.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen