Identifizierung und Charakterisierung von Genen, die der Wirtsspezifität/Nicht-Wirtsresistenz im Weizenmehltaupathosystem zugrunde liegen

• Antragstellerin: Dr. Marion Müller
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 543878450

Phytopathogene Pilze mit einer biotrophen Lebensweise weisen oft eine hohe Wirtsspezifität auf und können nur eine einzige oder eine sehr begrenzte Anzahl von Wirtpflanzenarten infizieren. Wirtsspezifität und Nicht-Wirtsresistenz auf der Pflanzenseite sind keine statischen Merkmale, sondern können sich im Laufe der Zeit verändern. Solche Verschiebungen im Wirtsspektrum können zum Auftreten neuer, verheerender landwirtschaftlich-relevanter Krankheiten führen. Daher ist ein tieferes Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse von großer Bedeutung für die Resistenzzüchtung. In diesem Projekt besteht unser Hauptziel darin, die genetischen Faktoren zu identifizieren und zu charakterisieren, die sowohl der Wirtsspezifität als auch der Nicht-Wirtsresistenz zugrunde liegen. Dabei dienen uns Weizen (Triticum ssp.) und der Echte Mehltaupilz (Blumeria graminis) als Modelle. Weizen (Triticum spp.) ist eine Wirtpflanze für zwei verschiedene formae speciales von Blumeria graminis: eine ist auf domestiziertem hexaploidem Weizen (B.g. f.sp. tritici, Bgt) und die andere auf wildem tetraploiden Weizen (B.g. f.sp. dicocci, Bgdic) spezialisiert. Die Trennung dieser beiden formae speciales folgte wahrscheinlich als Reaktion auf die Entstehung von hexaploidem Brotweizen, welcher aus einer Hybridisierung zwischen Aegilops tauschii und einer tetraploiden Weizenart hervorging. Folglich stellen wir die Hypothese auf, dass das D-Subgenom des hexaploiden Weizens (aus Ae. tauschii hervorgegangen) genetische Faktoren enthält, welche die Besiedlung des hexaploiden Weizens durch Bgdic verhindern. Unser Projekt zielt darauf ab, diese Faktoren durch eine Kombination von verschiedenen Ansätzen zu isolieren und zu charakterisieren, einschließlich genomweiter Assoziationsstudien in Ae. tauschii und „Map-based-cloning“ in Brotweizen. Parallel dazu werden wir einen von uns neu entwickelten Ansatz verwenden, welcher Kreuzungen, Selektion und „Bulk-Segregant-Analysis“ in Mehltau miteinander kombiniert. Dieser Ansatz ermöglicht eine effiziente Identifizierung der Gene, die für die Wirtsspezifität des Weizenmehltaus verantwortlich sind. Nach erfolgreicher Identifizierung von Genkandidaten sowohl auf der Pilz- als auch auf der Pflanzenseite werden wir mit der funktionellen Validierung und Charakterisierung dieser Gene fortfahren. Die Kombination dieser funktionellen Studien mit einer Diversitätsanalyse, die sowohl Blumeria-Arten als auch Weizen umfasst, werden wir neue Einblicke in die dynamische Evolution von Wirtspezifität und Nicht-Wirtsresistenzgenen gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen