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Aufklärung des Weizen Fusarium-Resistenz-Locus Fhb1

Decoding the enigma of the wheat resistance locus Fhb1

Barbara Steiner (ORCID: 0000-0001-8736-4568)
  • Grant-DOI 10.55776/P34353
  • Förderprogramm Einzelprojekte
  • Status beendet
  • Projektbeginn 01.10.2021
  • Projektende 30.09.2025
  • Bewilligungssumme 403.601 €

Wissenschaftsdisziplinen

Agrarbiotechnologie, Lebensmittelbiotechnologie (70%); Land- und Forstwirtschaft, Fischerei (30%)

Keywords

    Wheat, Triticum aestivum, Fusarium head blight, Fhb1, Gene isolation, Gene Editing

Abstract

Ährenfusariose ist eine der verheerendsten Weizenkrankheiten und wird durch Pilze der Gattung Fusarium verursacht. Folgen sind beträchtliche Ertrags- und Qualitätseinbußen, aber darüberhinaus produzieren die Pilze Toxine die sich im Korn anreichern und eine Gefahr für die Nahrungs- und Futtermittelsicherheit darstellen. Aus diesen Gründen ist die Kontrolle dieser Krankheit besonders wichtig und der Anbau resistenter Weizensorten eine nachhaltige, umweltfreundliche und kostengünstige Lösung. Ährenfusariose: Forschungsstand und Herausforderungen Fusarium-Resistenz-Loci wurden schon vor über 20 Jahren im Weizengenom lokalisiert. Die eigentlichen Gene jedoch, die diese Krankheit kontrollieren, sind nach wie vor weitgehend unbekannt. Bei Weizen sind sowohl die Gen-Identifizierung und die funktionelle Validierung besonders schwierig, da das Weizengenom riesig und polyploid ist. D.h., das Weizengenom besteht eigentlich aus drei Genomen: Eines stammt von Einkorn ab und zwei von verschiedenen Ziegengräsern. Der Fusarium-Resistenz-Locus Fhb1 im Besonderen Der bekannteste Fusarium-Resistenz-Locus ist Fhb1. Er ist hoch wirksam und wird in der praktischen Züchtung und in aktuellen Sorten genutzt. Fhb1 bewirkt Resistenz gegen die Pilzausbreitung in der Weizenähre und auch gegen das wichtigste Pilztoxin Deoxynivalenol, indem das Pilzgift in ein nichttoxisches Glucosid umgewandelt wird. Während die Kontrolle der Pilzausbreitung unklar ist beziehungsweise die Forschungsergebnisse dazu widersprüchlich sind, ist die Regulierung der Detoxifizierung noch gänzlich unbekannt. Forschungsschwerpunkt des Projektes Dieses Projektes hat die Entschlüsselung des Fhb1 Fusarium-Resistenz-Locus zum Ziel. Dafür werden die Genom-Editierung und Gen-Expressionsanalysen genutzt. Arbeitsmethode und Vorgangsweise: Die kürzlich entwickelte Genom-Editierungs-Methode CRISPR/Cas auch bekannt als Genschere ermöglicht neuerdings gezielte Gen-Untersuchungen mit höherer Genauigkeit (im Vergleich zu zufälliger Mutagenese, die durch Chemikalien oder Strahlung induziert wird). Mit CRISPR/Cas werden in der Genregion genau definierte Mutationen ausgelöst. Die entwickelten und editierten Pflanzen werden anschließend auf Fusarium- und Toxin-Resistenz geprüft. Dafür werden Fusariumsporen oder Deoxynivalenol direkt in die Weizenblüte pipettiert und die Ausbreitung des Pilzes sowie das Toxin-induzierte Ausbleichen der Ähre erhoben. Mutationen, welche Fusarium- und/oder Toxin-Anfälligkeit bzw. verringerte Detoxinfizierung verursachen, helfen, das Zentrum der Fhb1-vermittelten Resistenz zu finden und den zugrundeliegenden Mechanismus zu entschlüsseln. Die Ergebnisse sind auch für andere Kulturpflanzen relevant, wie zum Beispiel Gerste und Mais, welche ebenfalls von Pilzen der Gattung Fusarium befallen werden. Die Ergebnisse sind daher von allgemeinem Nutzen für den Pflanzenschutz und können breite Verwendung finden.

Forschungsstätte(n)
  • Universität für Bodenkultur Wien - 100%
Nationale Projektbeteiligte
  • Julia Hilscher, Medizinische Universität Wien , nationale:r Kooperationspartner:in
  • Eva Stöger, Universität für Bodenkultur Wien , nationale:r Kooperationspartner:in
  • Gerhard Adam, Universität für Bodenkultur Wien , nationale:r Kooperationspartner:in
  • Heinz Himmelbauer, Universität für Bodenkultur Wien , nationale:r Kooperationspartner:in
  • Juliane Dohm, Universität für Bodenkultur Wien , nationale:r Kooperationspartner:in
  • Mariya Kalyna, Universität für Bodenkultur Wien , nationale:r Kooperationspartner:in

Research Output

  • 9 Zitationen
  • 4 Publikationen
  • 2 Policies
  • 2 Methoden & Materialien
  • 1 Datasets & Models
  • 6 Disseminationen
  • 2 Wissenschaftliche Auszeichnungen
Publikationen
  • 2023
    Titel Proceedings of the 73rd Annual Conference, 21-23 November 2022, Raumberg-Gumpenstein, Irdning, Austria. Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute Österreichs.
    DOI 10.5281/zenodo.7875596
    Typ Book
    Autor Brandstetter A
    Verlag Zenodo
    Link Publikation
  • 2022
    Titel Identification of a UDP-glucosyltransferase conferring deoxynivalenol resistance in Aegilops tauschii and wheat
    DOI 10.1111/pbi.13928
    Typ Journal Article
    Autor Kirana R
    Journal Plant Biotechnology Journal
    Seiten 109-121
    Link Publikation
  • 2021
    Titel Preface: Genome editing in plants.
    DOI 10.1007/s11248-021-00268-5
    Typ Journal Article
    Autor Christou P
    Journal Transgenic research
    Seiten 317-320
    Link Publikation
  • 2022
    Titel Editorial: CRISPR and alternative approaches
    DOI 10.1002/biot.202200290
    Typ Journal Article
    Autor Kapusi E
    Journal Biotechnology Journal
Policies
  • 2024
    Titel Training of agricultural consultants in modern plant breeding methods
    Typ Influenced training of practitioners or researchers
  • 2023
    Titel Strategy and expert discussion in the parliamentary club of the ÖVP and the Green Party
    Typ Participation in a guidance/advisory committee
Methoden & Materialien
  • 0
    Titel Optimised procedure for transient CRISPR/Cas9-aided editing and restriction-based screening
    Typ Technology assay or reagent
  • 0
    Titel Wheat mutant lines of the Fhb1 donor line CM82036
    Typ Biological samples
Datasets & Models
  • 2022 Link
    Titel Identification of a UDP-glucosyltransferase conferring deoxynivalenol resistance in Aegilops tauschii and wheat
    DOI 10.5281/zenodo.18741816
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
Disseminationen
  • 2025
    Titel New Genomic Technologies - A Versatile Toolbox for Crop and Livestock Improvement Mini Symposium
    Typ Participation in an activity, workshop or similar
  • 2023
    Titel Fanny , Redaktion. Gentechnik. ZIB zack mini. ORF
    Typ A broadcast e.g. TV/radio/film/podcast (other than news/press)
  • 2022
    Titel Long Night of research
    Typ Participation in an open day or visit at my research institution
  • 2022
    Titel Visits of schools to communicate the fundamentals of modern plant breeding
    Typ Participation in an open day or visit at my research institution
  • 2024 Link
    Titel Eco. Das ORF-Wirtschaftsmagazin - Gentechnik? Ja, natürlich. Landwirtschaft zwischen Wissenschaft und Marketing
    Typ A broadcast e.g. TV/radio/film/podcast (other than news/press)
    Link Link
  • 2023 Link
    Titel Was sind genmanipulierte Lebensmittel?. Servus Reportage. Servus TV. 12.01.2023.
    Typ A broadcast e.g. TV/radio/film/podcast (other than news/press)
    Link Link
Wissenschaftliche Auszeichnungen
  • 2025
    Titel Invitation to the 'From Seed to Pasta 5' Conference
    Typ Personally asked as a key note speaker to a conference
    Bekanntheitsgrad Continental/International
  • 2024
    Titel 6th International Symposium on Fusarium Head Blight
    Typ Personally asked as a key note speaker to a conference
    Bekanntheitsgrad Continental/International

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