Fusarium-Resistenz von Winterweizen

Inokulation von Fusariumsporen an Weizen-Einzelblüten mittels einer feinen  Pinzette

Entwicklung und Kartierung funktioneller genetischer Marker mit Hilfe eines integrativen Ansatzes von Expressions- und Kandidatengenanalyse auf der Basis einer validierten QTL - Karte

Ziel des Projektes ist die Aufklärung des komplexen Zusammenspiels von Genen, die an dem quantitativen Merkmal Fusarium - Resistenz bei Weizen beteiligt sind, sowie die Bereitstellung diagnostischer Selektionsmarker für eine effiziente markergestützte Selektion (MAS) von Fusarium - resistentem Winterweizenzuchtmaterial.
Ährenfusariosen von Weizen, die durch die Schadpilze Fusarium culmorum und Fusarium graminearum hervorgerufen werden, führen weltweit neben erheblichen Ertragseinbussen vor allem zu drastischen Qualitätsminderungen, verursacht durch die Bildung von Mykotoxinen.
Insbesondere die Mykotoxine Deoxynivalenol (DON) und Nivalenol (NIV) gefährden über die toxische Belastung von Getreidemehl und Schrot die Gesundheit von Mensch und Tier in hohem Masse.
Die gezielte Nutzung genetischer Variabilität in der Resistenz gegen Fusarium bildet im Vergleich zum chemischen Pflanzenschutz die aussichtsreichste und wichtigste Komponente, um die beiden Hauptschaderreger mit Erfolg und Nachhaltigkeit bekämpfen zu können.
Zwei sich ergänzende molekularbiologische Ansätze, ein Kandidatengen-Ansatz und die Expressionsanalyse, wurden als Arbeitsstrategie ausgewählt.
Im "Kandidatengen-Ansatz" werden bereits aus der Literatur und auch bei anderen Fruchtarten bekannte Resistenzgene identifiziert und sequenziert. Über Sequenzanalysen sollen dann Selektionsmarker für eine Kartierung in bekannte Chromosomenkarten als auch für Zuchtprogramme in der Weizenzüchtung zur Verfügung gestellt werden.
Bei der "Expressionsanalyse" werden die Resistenzgene ausgewählter Winterweizenlinien (Dream, Lynx, G16-92, Hussar, SVP2017 und Capo) mit Hilfe eines etablierten Gewächshaus - Inokulationstests spezifisch mit Fusarium induziert (siehe Foto). Zu definierten Zeitpunkten werden dann die Genmuster von mit Fusarium induzierten Gewebeproben denen von Wasserkontrollen gegenübergestellt. Mit Hilfe der cDNA-AFLP-Technik werden sie genetisch miteinander verglichen.
Auch hier sollen über Sequenzanalysen entsprechende DNA-Marker für eine Kartierung in die Weizenchromosomenkarte als auch Selektionsmarker für weitergehende Kreuzungsprogramme entwickelt werden. Feldboniturdaten zur Validierung der Versuchsergebnisse liegen bereits vor.
Funktionelle Marker, das sind von aktiven Genen abgeleitete Selektionsmarker, sind die beste Voraussetzung für die gezielte Erweiterung des Genpools und damit für die Entwicklung von neuen Zuchtlinien mit verbesserter Resistenz gegen Ährenfusariosen bei Winterweizen.
Projektinformation
Projektleitung: Dr. G. Schweizer - IPZ 1b (Genomanalyse und Genquellen)
Projektbearbeitung: M. Diethelm, S. Wüllner - IPZ 1b
Laufzeit: 2006 - 2009
Finanzierung: DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft