Fusariumresistenz in Kurzstrohweizen

Ährenfusariose des Weizens, verursacht durch Pilze der Gattung Fusarium, ist eine bedeutende Krankheit von Weizen und anderen Getreidearten in vielen Getreideanbaugebieten der Welt. Der Befall mit Ährenfusariose führt neben Ertrags- und Qualitätseinbußen zur Verunreinigung des Erntegutes mit Pilzgiften, den sogenannten Mykotoxinen. Der Anbau resistenter Sorten spielt eine Schlüsselrolle in der integrierten Bekämpfung der Krankheit. Die Vererbung der Ährenfusariose-Resistenz, wird von mehreren quantitativ wirkenden Genen gesteuert. Das Ausmaß des Krankheitsbefalles wird überdies von den Umweltbedingungen beeinflusst. Die Züchtung von Weizensorten mit verbesserter Fusariumresistenz ist daher aufwändig. Aktuelle Ergebnisse zeigten, dass das in der Weizenzüchtung sehr häufig benutzte Halmverkürzungsgen Rht-D1b mit einer signifikant erhöhten Anfälligkeit gegenüber Ährenfusariose assoziiert ist. Es ist allerdings unbekannt ob diese Assoziation durch einen pleiotropen Effekt des Kurzstroh-Alleles selbst oder durch ein mit Rht-D1b eng gekoppeltes "Anfälligkeits-Allel" eines anderen Gens bedingt ist. Die Klärung dieser Frage ist für die Planung der Weizenzüchtung von essentieller Bedeutung. In diesem Projekt werden wir daher das Allel Rht-D1b in Weizen transformieren und das transformierte Gen in fusariumresistente Linien durch Rückkreuzung überführen. Die so hergestellten Experimentallinien werden in der Folge auf Pflanzenlänge und auf Fusariumresistenz überprüft. Wenn die Weizenlinien mit dem transformierten Rht-D1b Allel eine signifikant erhöhte Anfälligkeit für Ährenfusariose aufweisen werden, dann wäre der pleiotrope Effekt dieses Allels erwiesen. Wenn mit dem transformierten Rht-D1b Allel keine erhöhte Anfälligkeit einhergeht, wäre Kopplung als Ursache der Assoziation diagnostiziert.

Ährenfusariose des Weizens, verursacht durch Pilze der Gattung Fusarium, ist eine bedeutende Krankheit von Weizen und anderen Getreidearten. Der Befall mit Ährenfusariose führt neben Ertrags- und Qualitätseinbußen zur Verunreinigung des Erntegutes mit Pilzgiften, den sogenannten Mykotoxinen. Der Anbau resistenter Sorten spielt eine Schlüsselrolle in der Bekämpfung der Krankheit. Die Vererbung der Ährenfusariose-Resistenz wird von mehreren quantitativ wirksamen Genen gesteuert und das Ausmaß des Krankheitsbefalles wird von den Umweltbedingungen beeinflusst. Die Züchtung von Weizensorten mit verbesserter Fusariumresistenz ist daher aufwändig. Aktuelle Ergebnisse zeigten, dass das in der Weizenzüchtung sehr häufig benutzte Halmverkürzungsgen Rht-D1b, welches sich auf dem auf Chromosom 4D befindet, mit einer erhöhten Anfälligkeit gegenüber Ährenfusariose in Zusammenhang steht. Es war allerdings unbekannt ob dieser Zusammenhang durch einen Effekt des Kurzstroh-Alleles selbst (Pleiotropie) oder durch ein mit Rht-D1b auf Chromosom 4D eng gekoppeltes "Anfälligkeits-Allel" eines anderen Gens (Kopplung) bedingt ist. Die Arbeitshypothese des Projektes war: Wenn Pleiotropie der Grund für die erhöhte Anfälligkeit von Kurzstrohlinien wäre, dann müssten Pflanzen mit Rht-D1b unabhängig von der Position des Gens im Genom einen ähnlichen Phänotyp aufweisen. In diesem Projekt wurde daher das halmverkürzende Allel Rht-D1b mittels genetischer Transformation in das Weizengenom integriert, wobei der Einbau an einer zufälligen Position im Genom stattfand. Die so hergestellten transformierten Experimentallinien wurden in Folge auf Pflanzenlänge und auf Ährenfusarioseresistenz überprüft. Sowohl Weizenlinien mit dem nativen Rht-D1b Alle auf Chromosom 4D als auch Pflanzen dem transformierten Rht-D1b Allel mit unbekannter Position im Genom zeigten eine vergleichbar hohe Anfälligkeit für Ährenfusariose. Unsere Daten untermauern daher die Hypothese, dass das Allel Rht-D1b eine pleiotrope Wirkung auf Halmverkürzung und auf Erhöhung der Fusariumanfälligkeit besitzt, während die Kopplungshypothese entkräftet wurde. Die Ergebnisse unserer Studie sind für die Planung der zukünftigen Weizenzüchtung von maßgeblicher Bedeutung.