Molekulare Untersuchung von Resistenzen gegen den Falschen Mehltau der Weinrebe (<em>Plasmopara viticola</em>)

Abstract

In dieser Arbeit wurde versucht, die durch die Resistenzloci Rpv3- und Rpv10-vermittelten Resistenzmechanismen in der Weinrebe nach Inokulation mit P. viticola zu analysieren. Durch Sequenzierung von PCR-Amplikons eines für Rpv10 homozygotem Selbstungsnachkommen von 'Solaris' und BAC-Klonen aus 'Solaris' konnten das resistente (83.656 bp) und das anfällige (81.508 bp) Allel von Rpv10 vollständig dargestellt werden. Zwischen den beiden Allelen existieren neben einem Längenunterschied von rund 2.100 bp auch deutliche Unterschiede innerhalb der Nukleotidsequenzen. Im Bereich von Rpv10 liegen neun Gene, die zwischen den beiden Allelen Sequenzunterscheide aufweisen, welche vermutlich im anfälligen Allel zum Verlust der Resistenz führen. Fünf dieser Gene zeigen Ähnlichkeit zu zwei Ankyrin-haltigen Proteinen, einem Ethylen-responsiven Transkriptionsfaktor (ERF), einem Protein ähnlich dem Resistenzprotein RPS5 aus Vitis labrusca und einem Aquaporin. Weitere Kandidatengene für die durch Rpv10 und Rpv3 vermittelte Resistenz konnten durch RNA-Seq-Analyse identifiziert werden. Es konnte gezeigt werden, dass im anfälligen Genotyp ohne Resistenzloci zwar vermutlich Pathogene durch Rezeptorproteine detektiert werden, es aber danach zu keiner Signalweiterleitung und Expression weiterer Resistenzproteine kommt.
Mithilfe der  Genexpressionsanalyse dreier Genotypen mit unterschiedlichen Kombinationen von Rpv3 und Rpv10 zu verschiedenen Zeitpunkten nach Inokulation wurden Gene detektiert, die spezifisch für die durch Rpv3 und Rpv10 vermittelte Resistenz gegen P. viticola sind. Dabei zeigte sich, dass typische Rezeptorproteine wie z. B. das RPS5-ähnliche Rezeptorprotein vom Typ CC-NBS-LRR aus Rpv10 nach Pathogeninokulation keine besonders gesteigerte Expression zeigen. Dennoch ist die Detektion und Signalweiterleitung durch ein funktionelles Rezeptorprotein entscheidend für eine erfolgreiche Resistenzantwort. Die weiteren an der Resistenzantwort beteiligten Elemente (v. a. Proteinkinasen, Transkriptionsfaktoren und Gene des  Sekundärstoffwechsels) werden danach erst um ein Vielfaches induziert. Besonders  charakteristisch für Rpv3 scheint z. B. der „PREDICTED: Probable WRKY transcription factor 47-like isoform X1“ zu sein. Für Rpv10 können die Serin/Threonin-Proteinkinase SAPK3 und die „Hydroxycinnamoyl CoA shikimate/quinate hydroxycinnamoyl transferase“ genannt werden, die für die durch Rpv10 vermittelte Resistenz gegen Plasmopara viticola mit verantwortlich erscheinen.