Biodiversität im Wirt-Pathogen-System Apfel/ Apfelmehltau (<em>Malus</em> spp./ <em>Podosphaera leucotricha</em> (Ell. & Ev.) E.S. Salmon)

Variabilität des Apfelmehltaus auf molekularer Ebene, in der Virulenz auf <em>Malus</em>-Genotypen mit pyramidisierten Resistenzen sowie in Cytochrom b-bedingter Strobilurinresistenz

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit war es, relevante Informationen über die Variabilität des Apfelmehltau zu erlangen, um diese in der Resistenzzüchtung beim Apfel zu nutzen. Dabei wurde zum einen die Virulenz einer Auswahl von Isolaten auf einem Malus-Sortiment getestet, zum anderen wurden Proben des Pathogens auf molekularer Ebene mit Markern untersucht, um die genetische Variabilität festzustellen. Ein dritter Teil der Arbeit befasste sich mit der Untersuchung, ob die in anderen Pathogenen auftretende Strobilurin-Fungizid-Resistenz (G143A), die auf einer Mutation im Pathogen beruht, auch beim Apfelmehltau auftritt. Zwölf Isolate von Podosphaera leucotricha wurden auf einem Sortiment von 41 Malus-Genotypen getestet. Anfällige Kontrollsorten wurden in erster Linie mit Genoytpen verglichen, die die beschriebenen Mehltauresistenzen tragen, desweiteren mit Wildarten und Sorten, die als resistent oder gering anfällig gelten. Bei den Testungen hat sich gezeigt, dass alle zwölf Mehltau-Isolate sich in ihrer Virulenz unterscheiden. Somit erscheint die Variabilität als sehr hoch. Auch Isolate, die aus einer Knospe stammten, waren deutlich unterschiedlich. Auf der Pflanzenseite haben die Versuche gezeigt, dass die beschriebenen Resistenzen in D12 (Pld), MIS (Plmis) und 'White Angel' (Plw) gegenüber den getesteten Isolaten voll wirksam waren, es konnten keine Infektionen stattfinden. Anders sah die Situation bei den Resistenzen aus M. x robusta (Pl1) und M. zumi (Pl2) aus. Die Referenzgenotypen für diese Resistenzen (A142/5 und M. zumi 274) konnten von fast allen Isolaten infiziert werden, die Resistenzen wurden deutlich überwunden. Auch in der Literatur wurde berichtet, dass schon im Feld virulente Isolate auf Pl1- und Pl2-Genotypen auftraten. Neben den Referenzgenotypen wurden Nachkommen einer Kreuzung zwischen einem Pl1- und einem Pl2-Träger getestet, die die Gene teilweise in Kombination tragen. Es hat sich gezeigt, dass diese deutlich unterschiedlich zu den Referenzgenotypen reagierten: Genoytpen mit den einzelnen Genen zeigten zwar Befall, waren aber weniger anfällig als die Referenzen. Die Genotypen, die beide Gene in Kombination trugen, waren weitgehend resistent. Die Ergebnisse machen wahrscheinlich, dass die Pl1- und Pl2-Resistenzen nicht monogen bedingt sind, sondern durch mehrere Gene in Interaktion wirken. Das Pyramidisieren von Resistenzgenen scheint eine wirksame Methode zu sein, um Pflanzen vor virulenten Isolaten zu schützen, selbst wenn die einzelnen Resistenzgene bereits wirkungslos geworden sind. Dabei scheinen additive Effekte der verschiedenen Gene zusätzlichen Schutz zu bieten. Es wurden molekulare AFLP-Marker entwickelt, mit denen eine Sammlung von 27 Isolaten aus Europa, China und Indien untersucht werden konnte. Der auf den Markerdaten basierende Stammbaum unterteilt die Isolate in zwei getrennte Hauptgruppen, wobei keine offensichtliche Korrelation zu Herkunft, Primär- oder Sekundärbefall oder dem Grad der Aggressivität der Isolate erkennbar war. Wodurch die Unterteilung in diese zwei Gruppen bedingt ist, ist unklar. Auffällig war, dass die Isolate in Gruppe 1 sehr viel mehr Homogenität aufwiesen als die der Gruppe 2. Auch Feldproben von verschiedenen Standorten in Europa, China und Indien, die mit RAPD- und SCAR-Markern untersucht wurden, wiesen die Aufteilung der Proben in zwei getrennte Gruppen auf, dabei war Gruppe 2 in diesem Fall in zwei deutliche Untergruppen unterteilt, deren eine (2-2) nur Feldproben und keins der Isolate enthielt. Ähnlichkeiten dieser Ergebnisse mit Erkenntnissen über den Rebenmehltau wurden diskutiert. Hinsichtlich der Fungizidresistenz war es das Ziel dieser Arbeit herauszufinden, ob eine Mutation im Cytochrom b-Gen von P. leucotricha zu Resistenz gegenüber Strobilurin-Fungiziden führt, wie es bei anderen Pflanzenpathogenen beobachtet wurde. Die Untersuchungen auf molekularer Ebene zeigten eine hohe Variabilität in der betreffenden Region des Genes. Alle getesteten Isolate waren heteroplasmatisch für die G143A-Mutation. Dies galt sowohl für Isolate die erst kürzlich von Strobilurin-behandelten Bäumen gewonnen wurden, als auch für solche, die bereits mehrere Jahre ohne Fungizide in Kultur gehalten worden waren. Der Anteil von resistenten und Wildtyp-Formen innerhalb eines Isolates variierte zwischen verschiedenen Isolaten, unabhängig von ihrer Herkunft. Sensitivitätstests und Keimtests mit Trifloxystrobin für drei Isolate zeigte auch Unterschiede in der Reaktion der Isolate gegenüber dem Fungizid. Ein Isolat war fähig, unter sehr viel höheren Konzentrationen des Fungizides zu wachsen als die beiden anderen. Bei einer Konzentration, die 10-fach höher war als die empfohlene Feldkonzentration, konnte immer noch 18% Keimung beobachtet werden. Aufgrund der hier gewonnen Daten scheint die G143A-Mutation im Apfelmehltau weit verbreitet zu sein, jedoch möglicherweise unabhängig von der Anwendung von Strobilurin-Fungiziden. In der Regel führt erst eine häufige Awendung von Fungiziden zu der Entwicklung oder Selektion von resistenten Formen. Um eine Selektion besonders resistenter Formen zu vermeiden, sollten die Richtlinien zur Anwendung der Strobilurine streng eingehalten werden, d.h. Einsatz der Mittel nur in Kombination mit Kontaktfungiziden und eine Vermeidung wiederholter Anwendungen.