High resolution mapping and identification of candidate genes for the BaMMV/BaYMV-resistance gene rym13 and Ryd3 involved in BYDV-tolerance of barley

  • Sandra Färber Julius Kühn-Institut (JKI), Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz, Quedlinburg

Abstract

Die Gelbmosaikvirose der Gerste, verursacht durch Barley yellow mosaic virus (BaYMV) und Barley mild mosaic virus (BaMMV) und die Gelbverzwergung der Gerste, verursacht durch Barley yellow dwarf virus (BYDV) führen zu erheblichen Ertragsverlusten. Aufgrund der Übertragung durch den bodenbürdigen Plasmodiophorid Polymyxa graminis im Falle der Gelbmosaikvirose bzw. durch Blattläuse (Gelbverzwergung) ist die Züchtung resistenter bzw. toleranter Sorten die einzige ökologisch und ökonomisch sinnvolle Möglichkeit hohe Ernteverluste zu verhindern.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die hochauflösende Kartierung und die Identifikation von Kandidatengenen für das BaMMV Resistenzgen rym13 sowie das BYDV Toleranzgen Ryd3 durchgeführt.

Für die Kartierung von rym13 wurde eine hochauflösende Kartierungspopulation, bestehend aus 5.191 F2 Pflanzen, erstellt. Durch Verankerung der flankierenden Marker in bereits veröffentlichten genomischen Ressourcen für Gerste in Kombination mit der Verwendung von next-generation-sequencing Techniken (GBS, WGS) konnte das resistenzgentragende Intervall verkürzt und co-segregierende Kandidatengene identifiziert werden. Die Analyse der phänotypischen und genotypischen Daten ergab außerdem eine unabhängige Vererbung der BaMMV und BaYMV- Resistenz in der widerstandsfähigen Elternlinie ‘Taihoku A’. Nach Kartierung in einer unabhängigen Validierungspopulation stellten sich zwei Gene als vielversprechende Kandidaten für rym13 heraus.

Zur Feinkartierung von Ryd3 wurde die Anzahl der F2 Pflanzen der Kartierungspopulation von Lüpken et al. (2014) auf 7.427 Pflanzen erhöht. Nach Verankerung der Marker in der Referenzsequenz der Gerste (Mascher et al. 2017) konnte das toleranzgentragende Intervall auf 104,14 mio bp eingeschränkt werden. Auf Grund der großen Anzahl an Genen in diesem Intervall sind hier weiterführende Analysen notwendig, um Ryd3 zu isolieren. Zu diesem Zweck wurde im Rahmen der Arbeit eine TILLING-Population erstellt und steht nun für weitere Experimente zur Verfügung.

Zusammenfassend stellt diese Arbeit eine essenzielle Grundlage für die Isolation von rym13 und Ryd3 dar.

Veröffentlicht
2019-05-14
Ausgabe
Rubrik
Dissertation