Molekulargenetische Grundlage mangelnder Regenfestigkeit von Erdbeeren

• Antragsteller: Professor Dr. Henryk Flachowsky; Professor Dr. Moritz Knoche
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528606164

Die Erdbeere ist eine leichtverderbliche Frucht mit globaler Bedeutung. Die Fruchtqualität von Erdbeeren aus dem Freiland wird durch Niederschläge während der Fruchtentwicklung beeinträchtigt. Als Folge weicht die Fruchthaut reifer Erdbeeren auf (‚water soaking‘), es kommt zur Bildung von mikroskopischen Rissen in der Fruchthaut und dem Verlust von Anthocyanen. Es entstehen typische Water soaking Symptome wie eine leicht gräuliche, blassrote Farbe sowie eine durchsichtige, aufgeweichte und wässrige Fruchthaut. Früchte mit Water soaking Symptomen faulen schnell und sind nicht vermarktbar. Dies führt zu erheblichen Verlusten bis hin zum Totalausfall der Ernte. Konsequenz der mangelnden Regenfestigkeit von Erdbeere ist eine Verschiebung des Erdbeeranbaus aus dem Freiland in den geschützten Anbau. Die Produktionskosten steigen. Eigene Untersuchungen und Literaturdaten belegen, dass sich Genotypen in der Anfälligkeit gegenüber Water soaking unterscheiden. Die Ursache dieser Unterschiede ist nicht bekannt. Ziel des Projektes ist es, die physiologischen, genetischen und molekularen Ursachen unterschiedlicher Anfälligkeit der Genotypen zu identifizieren. (1) In einer Entwicklungsreihe eines anfälligen und nicht-anfälligen Genotyps werden die differentielle Genexpression (RNA-seq), Water soaking, die Kutikulabildung, die Dehnung der Kutikula und die Bildung von Mikrorissen untersucht. (2) Mit den beiden Genotypen wird im nächsten Schritt eine F1 Population mit 200 Individuen erstellt, die (i) im Hinblick auf die Anfälligkeit für Water soaking phänotypisiert und (ii) zur Erstellung einer genetischen Kopplungskarte genotypisiert wird. Anschließend werden (iii) QTL Analysen zum Water soaking durchgeführt und (iv) QTL umspannende PCR-basierte molekulare Marker erstellt, die für eine markergestützte Selektion in Züchtungsprogrammen genutzt werden können. (3) Im letzten Schritt selektieren wir die besten Kandidatengene, welche Überschneidungen aus den QTL Regionen und der differentiellen Genexpressionsanalyse aufweisen. Die differentiell exprimierten Gene werden an ausgewählten Genotypen der F1 Population mit Hilfe von qRT-PCR in unabhängigen Anbausaisons verifiziert. Die ausgewählten Kandidatengene werden auf potentielle strukturelle Variation untersucht. PCR basierte Marker für die Detektion dieser Variation werden ermittelt und ihre Rolle beim Auftreten von Water soaking in der F1 Population verifiziert. Mit den Ergebnissen wird die genetische und molekulare Grundlage der Anfälligkeit für Water soaking identifiziert. Unter der Voraussetzung, dass signifikante QTLs gefunden werden, können Erdbeersorten entwickelt werden, die weniger anfällig für Water soaking sind. Es ist davon auszugehen, dass diese Genotypen auch weniger anfällig gegenüber Fruchtfäule sind. Dadurch wird die Nachhaltigkeit der Erdbeerproduktion im Freiland verbessert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen