Verbesserung der BYDV-Toleranz der Gerste durch Pyramidisierung von Toleranzallelen

Abstract

Zusammenfassung

Das durch Blattläuse übertragene Gerstengelbverzwergungsvirus (Barley yellow dwarf virus, BYDV) ist ein wichtiges Pathogen im Getreideanbau, dessen wirtschaftliche Bedeutung infolge der prognostizierten Klimaerwärmung in Mitteleuropa in den nächsten Jahrzehnten weiter zunehmen wird. In der Praxis wird derzeit die Virusverbreitung hauptsächlich durch die chemische Bekämpfung der Vektoren und einen nicht zu frühen Aussaattermin der Herbstkultur beeinflusst. In der Gerstenzüchtung wurde bisher das Resistenzgen Ryd2 genutzt. Inzwischen sind weitere toleranzbedingende Loci wie Ryd3 und ein QTL (Quantitative trait locus) auf Chromosom 2H identifiziert worden. Ziel der Arbeiten ist es, Erkenntnisse darüber zu gewinnen, ob durch eine markergestützte Kombination der Toleranzallele dieser Loci das Toleranzniveau der Gerste gegenüber BYDV erhöht werden kann. Hierzu wurden aus Kreuzungen von toleranten Elternlinien Populationen von doppelhaploiden (DH) Linien erstellt, die zunächst mit bekannten PCR-Markern für die entsprechenden Loci genotypisiert wurden. Nach Inokulation mit dem Virusisolat BYDV-PAV wurden die DH-Linien in Feldversuchen phänotypisch charakterisiert, d.h. deren Virusbefall (DAS-ELISA), sowie Wuchs- und Ertragsparameter bestimmt. Die Kombination von Ryd2 und Ryd3 führte zu einer signifikanten Verringerung des Virusgehaltes in den Pflanzen im Vergleich zu den genotypisch anfälligen Linien (ryd2/ryd3) und solchen mit den entsprechenden einzelnen positiven Allelen. Ebenso konnte zum Teil für diese Kombination (Ryd2/Ryd3) im ersten Versuchsjahr eine höhere Leistung im relativen Kornertrag pro Pflanze gegenüber den anderen Genotypen nachgewiesen werden. Der QTL auf Chromosom 2H zeigte hingegen nur eine vergleichsweise geringe Toleranzwirkung.

Stichwörter: Gerstengelbverzwergung, BYDV, Gerste, Toleranz, Resistenz, Ryd2, Ryd3, QTL, Pyramidisierung, molekulare Marker

Abstract

The aphid-transmitted Barley yellow dwarf virus (BYDV) is an important pathogen in cereals. Due to the predicted global warming the importance of this virus will increase in the future. In cereal growing systems this virus is mainly combated by spraying insecticides and by a later sowing date in autumn. In barley breeding the gene Ryd2 was mainly used, but in the meantime additional sources of tolerance were identified, like the gene Ryd3 and a QTL on chromosome 2H. The aim of this work is the combination of the tolerance alleles of these three loci by marker assisted selection to improve the level of tolerance against BYDV in barley. To achieve this, doubled haploid (DH) lines out of a cross of tolerant parental lines were genotyped by specific PCR markers with regard to the above mentioned loci. Furthermore, DH lines were investigated in field tests after inoculation with BYDV-PAV to characterize virus attack, growth and yield parameters. The combination of Ryd2 and Ryd3 results in a significantly decreased virus attack compared to all other allele combinations. In spring barley this combination leads to a significantly increased relative grain yield.

Keywords: Barley yellow dwarf virus, barley, tolerance, resistance, pyramiding, molecular marker, aphid