Identification of molecular markers linked to Fusarium head blight (scab) resistance genes in wheat

Die Ährenfusariose des Weizen ist eine weltweit auftretende Pilzkrankheit. In den letzten Jahren wurde dieser Getreidekrankheit erhöhte Bedeutung beigemessen. Neben beträchtlichen Ertragseinbussen schädigt der Befall mit Fusarium die ernährungsphysiologische Qualität des Getreides stark. Verpilztes Getreide kann nämlich sekundäre Stoffwechselprodukte enthalten, die sogenannten Mykotoxine, welche für Mensch und Tier gefährlich sind. Die Mehrzahl dieser Pilzgifte ist hitzestabil und daher auch in verarbeiteten Lebensmitteln wie Brot oder Makkaroni vorhanden, wenn toxinverseuchtes Getreide als Rohstoff diente. Pflanzenbauliche und chemische Maßnahmen erlauben keine zuverlässige Bekämpfung dieser Krankheit. Der Anbau von widerstandsfähigen Weizensorten könnte eine Schlüsselrolle in der integrierten Bekämpfung der Ährenfusariose einnehmen. Die gegenwärtig in Mitteleuropa zugelassenen Weizensorten sind allerdings mittel bis stark anfällig. Resistente Linien stammen aus Asien oder Südamerika, und sind daher für österreichische Anbaubedingungen ungeeignet. Die gezielte Einkreuzung von Resistenzgenen aus den hoch-resistenten Herkünften in heimische Weizenformen dauert mit herkömmlichen Zuchtverfahren mindestens 10-15 Jahre, könnte allerdings mit modernen molekularen Diagnoseverfahren wesentlich beschleunigt werden. Im vorliegenden Projekt wurden daher Resistenzgene mittels molekularer Markertechniken genetisch kartiert. Für die Kartierung dienten uns zwei verschiedene Kreuzungspopulationen aus resistenten und anfälligen Weizenlinien. Mehr als 200 Nachkommen jeder Kreuzung wurden in wiederholten Feldversuchen auf ihre Resistenzeigenschaften überprüft. Parallel dazu entwickelten wir molekulare Kopplungskarten in beiden Populationen. Die gemeinsame biometrische Analyse der Felddaten mit den Markerdaten erlaubte die Identifizierung jener Genomabschnitte, welche mit hoher Wahrscheinlichkeit Resistenzgene aufweisen. Die beiden Kreuzungen unterscheiden sich deutlich in ihrer Genetik. In einer Population fanden sich zwei Genorte mit relativ großen Effekten und in der anderen Kreuzung mehrere Loci mit mittleren bis geringen Einzeleffekten. Die so identifizierten Genomregionen können nun mit molekularen Markern basierend auf der Polymerasekettenreaktion (PCR) detektiert werden. Es genügt ein kleines Stück Pflanzengewebe, z.b. von einem Keimling, um die Resistenzeigenschaft einer Pflanze einschätzen zu können. Aufwändige Resistenzprüfungen im Feld oder Glashaus lassen sich somit einsparen und die Entwicklung lokal angepasster Sorten mit erhöhter Fusariumresistenz könnte deutlich beschleunigt werden. Mehrere Pflanzenzüchter in Europa und in Übersee setzen diese Techniken mittlerweile in Ihren Zuchtprogrammen ein. Neue Weizensorten mit geringer Anfälligkeit für Mykotoxinverseuchung sind daher für die kommenden Jahre zu erwarten.