Auf dem Weg zur Isolierung des BaMMV-Resistenzgens rym15 aus der japanischen Kulturpflanze Chikurin Ibaraki 1

Autor/innen

  • Yaping Wang Julius Kühn-Institut (JKI) - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz, Quedlinburg

DOI:

https://doi.org/10.5073/20220808-085519

Abstract

Die Gelbmosaikviren BaMMV (Barley mild mosaic virus) und BaYMV (Barley yellow mosaic virus) gehören zur Gattung Bymovirus in der Familie der Potyviridae und sind die Erreger der Gerstengelbmosaikkrankheit bei Wintergerste in Europa und Asien. Da BaMMV und BaYMV über den Bodenpilz Polymyxa graminis übertragen werden, welcher über viele Jahre im Boden überleben und bei entsprechenden Umweltbedingungen die Wurzeln der Gerstenpflanzen jederzeit wieder infizieren kann, ist die Züchtung resistenter Sorten der effizienteste und umweltfreundlichste Weg, um hohe Ertragsverluste durch diese Krankheit zu verhindern.

Im Jahr 2004 wurde gezeigt, dass die BaMMV-Resistenz von Chikurin Ibaraki 1 durch ein einziges rezessives Gen namens rym15 auf Chromosom 6HS vermittelt wird. Dieses Resistenzgen wurde zuvor in einer genetischen Karte von Chikurin Ibaraki 1 × Plaisant lokalisiert. Jedoch wurde festgestellt, dass die flankierenden Marker EBmac0874 und Bmag0173 im Vergleich zu der früheren genetischen Karte von Hordeum vulgare Lina × Hordeum spontaneum Canada Park invertiert vorlagen. In der vorliegenden Studie bestand daher der erste Schritt zur Identifizierung des ursächlichen Resistenzgens in der Erstellung einer Karte mit mittlerer Auflösung des Chromosomenabschnitts, der rym15 enthält. Dazu wurde ein Satz von 522 F2-Pflanzen verwendet, die aus den beiden F2-Populationen Igri × Chikurin Ibaraki 1 (I×C, 180 Pflanzen) bzw. Chikurin Ibaraki 1 × Uschi (C×U, 342 Pflanzen) stammen, welche aus Kreuzungen verschiedener anfälliger Eltern mit dem Resistenzspender hervorgegangen sind. Die Phänotypisierungen ergaben Spaltungsverhältnisse von 250s:92r (I×C, χ2=0,659) bzw. 140s:40r (C×U, χ2 =0,741), was auf das Vorhandensein eines einzigen rezessiven Resistenzgens gegen BaMMV in Chikurin Ibaraki 1 hindeutet. Die Reihenfolge aller Marker war in beiden F2-Populationen gleich und in Übereinstimmung mit der physikalischen Karte (Morex v2 Genom-Assembly). Zwei auf SNPs (Single nucleotide polymorphisms) basierende KASP- (kompetitive allelspecific PCR) Marker mit den Bezeichnungen rym15_1 und rym15_8 wurden als neue flankierende Marker für den Ziellocus rym15 ausgewählt. Unter Verwendung dieser beiden flankierenden Marker wurden aus 2174 (I×C) bzw. 5.728 (C×U) F2-Pflanzen zwei Sätze von 139 (I×C) und 284 (C×U) RILs (rekombinante Inzuchtlinien) ausgewählt. Anschließend wurden insgesamt 32 KASP-Marker für die Sättigung des Bereiches um den Ziellocus rym15 in diesen RILs verwendet. Es wurden hochauflösende Karten erstellt, und das Zielintervall in den beiden Kreuzungen auf 0,161 cM und 0,036 cM verkleinert. Dies entspricht gemäß der Morex v3-Genomsequenz einem physischen Intervall von 11,3 Mbp in den I×C-RILs und 0,281 Mbp in den CxU-RILs.

In der Zielregion von 0,281 Mbp wurde ein Satz von sechs Genen mit hoher Signifikanz (HC) und zwei mit niedrigerer Signifikanz (LC) identifiziert. Die Blast-Analyse ergab funktionelle SNPs in zwei HC-Genen. Diese Arbeit bildet die Grundlage für die Identifizierung des Resistenzgens rym15.

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Veröffentlicht

2022-09-01

Ausgabe

Rubrik

Dissertation