High-resolution mapping of a QTL for Fusarium Head Blight resistance on chromosome 2A in Triticum monococcum

  • Caroline Breidenbach JKI

Abstract

Die Sicherstellung und Erhöhung des Weizenertrags hat heutzutage weltweit große Bedeutung, um die Ernährung der stetig wachsenden Gesellschaft zu sichern. Eine sehr bedeutende Krankheit im Weizen ist die Ährenfusariose (engl. Fusarium Head Blight, FHB), die durch verschiede Fusarium spp.- Pilze hervorgerufen wird. Diese kann zu Ertragsverlusten bis zu 40 % führen und durch die Bildung von Mykotoxinen während des Infektionszyklus, die Qualität mindern sowie die Gesundheit von Mensch und Tier gefährden. In der folgenden Studie wurde das Resistenzverhalten im Einkorn (Triticum monococcum) gegenüber Fusarium untersucht. Dazu wurde eine DH-population, bestehend aus 94 DH-Linien, erstellt und analysiert, die auf eine Kreuzung zwischen Triticum monococcum L. (mon10-1: moderates Resistenzverhalten) und Triticum monococcum L. conv. sinskayae (Sinskayae: anfällig) zurückgeht. Die DH-Population wurde in zweijährigen Feldversuchen phänotypisiert und mit DArT und SSR-Markern genotypisiert, was in einer genetischen Karte von 1987.55 cM resultierte. In einer anschließenden QTL-Analyse wurden zwei benachbarte QTL auf Chromosom 2A in einem Intervall von 45.1 cM (31.4 Mbp) kartiert. Mit der Methode der kartengestützten Genisolierung wurde das QTL Intervall verkleinert um eng gekoppelte Marker oder Kandidatengene zu identifizieren, die diese Variation bewirken. Dazu wurde eine hochauflösende Kartierungspopulation, bestehend aus 1991 F2-Pflanzen erstellt, die auf eine Kreuzung zwischen zwei resistenten und drei anfälligen DH-Linien der ursprünglichen DH-Population zurückgeht. Es konnten 333 rekombinante Inzuchtlinien (RIL) identifiziert werden. Von diesen wurden 268 RILs in Gewächshaus- und Feldversuchen mit dem Fusarium-Isolat Fc46 phänotypisiert und mit 21, durch genotyping-by-sequencing (GBS), den 90K iSelect Chip und der genetischen Karte von Triticum monococcum, neu entwickelten KASP-Markern genotypisiert. Dennoch war es nicht möglich den Resistenzlocus innerhalb des Intervalls zu kartieren. Eine neue QTL-Analyse mit den physikalischen Positionen eines reduzierten Markersets aus der ursprünglichen DH-Population zeigte, dass sich die Peak-Marker in eine Region zwischen 499.25 – 607.96 Mbp verschieben. Ebenfalls wird das sog-Gen in dieser Region vermutet, welches verantwortlich für die Ährenform von Triticum sinskayae ist. Es ist unklar, ob der beobachtete Effekt durch eine enge Kopplung beider Gene in dieser genomischen Region hervorgerufen wird oder durch Pleiotropie.

Veröffentlicht
2020-12-04
Ausgabe
Rubrik
Dissertation