Die Erysiphe necator Resistenzen Ren3 und Ren9 aus ’Regent’ – Eingrenzung, Analyse von Kandidatengenen und differentielle Genregulation

  • Daniel Zendler JKI, Institut für Rebenzüchtung
Schlagworte: Vitis vinifera, Erysiphe necator, Resistenz, Ren3, Ren9, 'Regent', Genetische Kartierung

Abstract

Durch die hier vorgestellten Arbeiten konnten in zwei unabhängigen experimentellen Kreuzungspopulationen die beiden beschrieben Resistenzloci Ren3 und Ren9 gegen den Echten Mehltau der Weinrebe bestätigt werden. Der Resistenzlokus Ren3 konnte in Parallelarbeiten auf ein 200 kb Intervall eingegrenzt werden und es konnte eine HR als Resistenz-Mechanismus gezeigt werden. In den beiden Kreuzungspopulationen ’Regent’ x ’Cabernet Sauvignon’ und GF.GA-47-42 x ’Villard Blanc’ konnten die beiden Resistenzen durch QTL-Analysen mithilfe von Feldboniturdaten nachgewiesen werden. Der zuvor neu beschriebene Resistenzlokus Ren9 konnte durch genetische und mikroskopische Analysen mit F1-Individuen aus unterschiedlichen experimentellen Kreuzungspopulationen auf ein Intervall von rund 300 kb eingegrenzt werden. Dabei wurden die genetischen Marker GF15-08, GF15-10 und Indel-7 als Resistenz-gekoppelte genetische Bereiche identifiziert. Ebenfalls zeigten diese Analysen eine HR ausgelöst durch die in Ren9 kodierten Gene, nach Inokulation mit dem Echten Mehltau. Durch Parallelarbeit zur Eingrenzung des Resistenzlokus Ren3, war eine Analyse der dort kodierten Gene möglich. Diese Untersuchungen identifizierten ein Cluster aus vier CC-NBS-LRR Genen in diesem Resistenzlokus. Durch Transkript-Analysen konnten zwei unterschiedliche Splice-Varianten des Gens Ren3-1 identifiziert werden. Analysen zur differentiellen Genregulation zeigten, dass die beiden identifizierten R-Gene Ren3-1 und Ren3-4 nur in ’Regent’ transkribiert werden. Für Ren3-4 konnte hierbei eine Induktion nach Inokulation mit dem Echten Mehltau festgestellt werden. Diese Induktion könnte darauf hindeuten, dass Ren3-4 das Resistenz-vermittelnde Gen aus Ren3 ist. Eine vergleichende Analyse des Resistenzlokus Ren3 aus ’Regent’ mit der Sequenz des Referenzgenoms PN40024 12Xv0 zeigte eine etwa 110 kb große Insertion im kodierenden Bereich von Ren3-4. In dieser Insertion wurden mehrere Retrotransposons identifiziert. Im Promotorbereich von Ren3-1 konnte in PN40024 12Xv0 ein zusätzliches Retrotransposon identifiziert werden. Die 110 kb Insertion und das zusätzliche Retrotransposon führen wahrscheinlich dazu, dass die beiden Gene exklusiv in ’Regent’ transkribiert werden. Da PN40024 einen reinen V. vinifera Hintergrund aufweist und diese Art der Weinrebe sich getrennt vom Echten Mehltau entwickelt hat, könnte die Insertion der Retrotransposons ein Hinweis für die Stilllegung von nicht benötigten Resistenzgenen sein. Dies ist ein wirkungsvoller Mechanismus, welcher möglichen Autoimmunreaktionen vorbeugen kann. Bei der Analyse der differentiellen Regulation von bekannten Resistenz-vermittelnden Genen konnten nach Inokulation von ’Regent’ im Vergleich zu der anfälligen Rebsorte ’Chardonnay’ deutliche Unterschiede festgestellt werden. Insbesondere bei der Regulation der bekannten PR-Gene konnte gezeigt werden, dass die Resistenz-Antwort in ’Regent’ schneller und andauernder ist. Bei der differentiellen Genregulations-Analyse konnten des weiteren, mögliche orthologe Gene der HR-Regulation, welche aus A. thaliana bekannt waren, in der Weinrebe untersucht werden. Eine beobachte differentielle Regulation dieser Gene in ’Regent’ verglichen mit ’Chardonnay’ nach Inokulation mit dem Echten Mehltau, stellt den ersten Schritt dar, um auf molekularer Ebene die mikroskopisch beobachtete HR nachzuvollziehen. Es konnten ebenfalls Vorarbeiten für die funktionelle Analyse von Ren3-1 eingeleitet werden durch die Erstellung von amiRNAs zum Knock-down in ’Regent’ und Transformationen von anfälligen Reben mit Ren3-1.

Veröffentlicht
2018-05-17
Ausgabe
Rubrik
Dissertation