Ausmaß, Ursache und Regulierung der metabolischen Flufenacet-Resistenz bei Weidelgras (Lolium spp.)

• Antragstellerin: Dr. Rebecka Duecker, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521767580

Herbizidresistenz ist ein zunehmendes Problem in der konventionellen Landwirtschaft, jedoch ist vor allem die metabolische Resistenz bisher kaum verstanden. Vor allem Weidelgräser (Lolium spp.) zeichnen sich durch ihre Fähigkeit metabolische Resistenz gegen eine Vielzahl von verschiedenen Herbiziden auszubilden aus. In einer vorangegangen RNA-Seq-Studie konnten wir eine hochregulierte Glutathiontransferase in flufenacetresistentem Weidelgras aus England, Frankreich und den USA identifizieren und validieren. Jedoch ist bisher nicht bekannt, wie dieses Gen reguliert wird. Das kürzlich an der Michigan State University assemblierte Lolium multiflorum-Genom eignet sich hervorragend als Grundlage zur bioinformatischen Untersuchung dieser Fragestellung. Daher ist im Rahmen dieser Studie ein Re-Alignment der Sequenzen (Reads) aus der RNA-Seq-Studie mit dem neuen Genom geplant. Anschließend wird die Promotorregion des Kandidatengens mit Deep und Machine Learning-Ansätzen untersucht, um Polymorphismen zu identifizieren, die eine unterschiedliche Expression der validierten Glutathiontransferase und der co-exprimierten Gene bewirken könnten. Diese Analyse wird mit einer „co-expression network analysis“ kombiniert. In einem zweiten Ansatz werden Feldpopulationen und Sorten von Weidelgras charakterisiert. Resistente Überlebende werden mit sensitiven Individuen verschiedener agronomisch relevanter Weidelgrasarten gekreuzt. Dieser Ansatz wird mit einer populationsgenetischen Studie („genotyping-by-sequencing) kombiniert, um die Ausbreitung und Entwicklung der Resistenz und die mögliche Rolle von Weidelgrassorten bei der Ausbreitung der beobachteten Resistenz zu untersuchen. Auf diese Weise kann diese Studie i) zum Verständnis der metabolischen Herbizidresistenz und der (Co-) Regulierung von Resistenzgenen beitragen, ii) ein besseres Verständnis der Ausbreitung der Resistenz ermöglichen und auf der Grundlage dieser Informationen Präventivmaßnahmen aufweisen und iii) eine Grundlage für die Entwicklung genetischer Marker für metabolische Herbizidresistenz liefern.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Eric Patterson, Ph.D.