Identifikation und genetische Kartierung neuer Resistenzen gegen Plasmopara viticola aus asiatischen und amerikanischen Wildarten

Abstract

Die Einschleppung des invasiven Rebenpathogens Plasmopara viticola gegen Ende des 19. Jahrhunderts, gefährdet bis heute den Bestand kultivierter Rebsorten der europäischen Weinrebe Vitis vinifera ssp. vinifera und führt zu erheblichen Ernteverlusten. Um den Einsatz an Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren, stellt die gezielte Züchtung resistenter Sorten eine ökologische Methode zum Erhalt des Bestands und zur Sicherung des Ertrags dar. Bisher konnten mehrere Resistenzloci aus sowohl amerikanischen, als auch asiatischen Wildreben identifiziert werden. Da bereits für einzelne Isolate des Pathogens erste Hinweise einer Überwindung der Resistenz beobachtet werden konnten, ist das Erfassen und Kartieren neuer Resistenzloci für die Resistenzzüchtung essentiell. Im Rahmen dieser Arbeit konnten anhand von Quantitative trait loci (QTL)-Analysen ein stabiler und signifikanter Resistenzlocus (Rpv10.2), sowie multiple schwache QTLs gegen P. viticola identifiziert werden. Die QTL-Analysen basierten auf der Verrechnung phänotypischer Daten aus Infektionstests mit den genetischen Kopplungskarten der Kreuzungspopulationen ‘Tigvoasa’ x We 90-06-12 (TVxWe90) und ‘Cabernet Franc’ x ‘Triomphe d‘Alsace’ (CFxTA). Die Kopplungskarten wurden dabei anhand von Simple sequence repeat (SSR)- und RNase H2-dependent amplicon sequencing (rhAmpSeq)-Markern erstellt. Der Resistenzlocus Rpv10.2 konnte anhand eines signifikanten QTLs auf Kopplungsgruppe 09 für die Population TVxWe90 identifiziert werden. Die Elternsorte We 90-06-12 ist Nachkomme der asiatischen Wildart Vitis amurensis und fungierte als Donor einer bisher unbekannten Resistenz. Der eingegrenzte Bereich des Rpv10.2-Locus (ca. 80 kb auf dem V. vinifera Referenzgenom) wird von den SSR-Markern GF09-65 und GF09-47 flankiert und deckt sich mit dem bereits bekannten Rpv10-Locus aus der Sorte ‘Solaris’, die ebenfalls von V. amurensis abstammt (Schwander et al. 2012). Erste mikroskopische Analysen von Blattproben der Sorten We 90-06-12 und ‘Solaris’ zur Ausbreitung des Hyphenwachstums von P. viticola im Blatt, konnten auf ähnliche Resistenzeigenschaften hindeuten. Das Kandidatengen RPS5-like, das in Verdacht mit der Rpv10-vermittelten Resistenz steht (Zyprian et al., in preparation), konnte anhand von Sequenzanalysen in der Akzession We 90-06-12 ohne Unterschiede nachgewiesen werden. Ein weiteres Kandidatengen, AP2/ERF-like, zeigte allerdings Variationen in der Protein-codierenden Sequenz außerhalb der funktionellen AP2-Domäne. Des Weiteren konnten Markeranalysen wiederholt Unterschiede in der Resistenz-korrelierenden Allellänge der SSR-Marker (GF09-68, GF09-46 und GF09-48) aufweisen, die seit mehreren Jahren zur stabilen Identifikation von Rpv10-tragenden Sorten in der Züchtung eingesetzt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit geben Hinweise auf eine Haplotyp-Variante (Rpv10.2) des Rpv10-Locus, die in neuen Züchtungen anhand der SSR-Marker GF09-68, GF09-46 und GF09-48 detektiert werden kann. Weitere Untersuchungen zur Charakterisierung des Rpv10.2-Locus können auf den Befunden dieser Arbeit aufbauen. Im Fall der Population CFxTA wurden multiple schwache QTLs erfasst, die lediglich auf den Kopplungsgruppen 12 und 17 reproduziert werden konnten. Die Bereiche der QTLs auf diesen Kopplungsgruppen erstrecken sich dabei jeweils über mehrere Megabasen auf dem V. vinifera Referenzgenom. Um Aussagen über die Relevanz der QTLs für die Züchtung zu treffen, können weitere Analysen mit Markern zur Eingrenzung der Bereiche durchgeführt werden. Vorab ist zu erwähnen, dass auf Kopplungsgruppe 17 bisher keine Resistenzloci gegen P. viticola publiziert wurden. Im Vergleich dazu konnte auf Kopplungsgruppe 12 unter anderem der Rpv6-Locus aus der Sorte ‘Riparia Gloire de Montpellier’ detektiert werden (Marguerit et al. 2009). ‘Riparia Gloire de Montpellier’ ist eine Selektion der amerikanischen Wildart Vitis riparia und ein Vorfahre der Sorte ‘Triomphe d’Alsace’, die als Resistenzdonor der Population CFxTA identifiziert wurde. Ob es sich im Fall des QTLs auf Kopplungsgruppe 12 um den Rpv6-Locus handelt, muss durch weitere Untersuchungen verifiziert werden. Anhand dieser Arbeit konnten erste Hinweise auf eine Verminderung der Resistenz von Generation zu Generation festgestellt werden, die anhand einer abgeschwächten Ausprägung einer Hypersensitive Response (HR) von ‘Riparia Gloire de Montpellier’ bis zur Akzession ‘Triomphe d’Alsace’ beobachtet werden konnte. Diese Hypothese deckt sich mit der Identifikation multipler schwacher QTLs für die Population CFxTA, die in den phänotypischen Infektionstests keine deutliche Aufspaltung hinsichtlich einer Resistenz gegen P. viticola zeigte.