Mechanistic Analysis of Quantitative Disease Resistance in Brassicas by Associative Transcriptomics

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Bruce Fitt, Ph.D.; Professorin Barbara Ann Halkier, Ph.D.; Professor Andrzej Kononowicz, Ph.D.; Dr. Christopher J. Ridout; Professor Dr. Andreas von Tiedemann
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263030032

Raps (Brassica napus) ist eine weltweit für die Produktion von Speiseöl, Biodiesel, Tierfutter und Gemüse angebaute Nutzpflanze. Krankheiten können die Produktion erheblich einschränken, verschärft durch verkürzte Fruchtfolgen und die Begrenzung des chemischen Pflanzenschutzes in Europa. Krankheitsbekämpfung hat deshalb hohe Priorität und die Pflanzenzüchtung versucht dafür zunehmend quantitative Resistenz (QR) zu nutzen, die breit wirksam und dauerhaft ist. In diesem Projekt sollen die nützlichsten QR-Gene identifiziert und deren Mechanismen aufgeklärt werden, um ihre Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit einzuschätzen. Unser Konsortium verbindet führende Wissenschaftler im Bereich der wichtigsten Rapspathogene, die neueste Forschung zu Abwehrmechanismen und Expertise in assoziativer Genetik zur Auffindung wirksamer QR-Gene. Der Industriepartner KWS wird seine Expertise zur Nutzung von QR im Feld und zur Entwicklung von genetischen Markern beisteuern. Wir wollen Resistenz gegenüber den wichtigsten Rapspathogenen identifizieren: Sclerotinia sclerotiorum, Verticillium spp, Leptosphaeria maculans, Alternaria brassisicola, Pyrenopeziza brassicae, sowie Pseudomonas syringae und Botrytis cinerea. Ein Set von 192 Rapslinien wird hinsichtlich Resistenz gegen diese Pathogene unter kontrollierten Bedingungen und in Feldversuchen mit der KWS gescreent. In den Prüflinien werden wir Abwehrreaktionen gegen pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs) quantifizieren. Wir werden Salicylsäure, Lignin, Phenylpropanoide, Glucosinolate und Indolmetabolite messen, die für die Resistenz relevant sind. Mittels Assoziationsgenetik werden wir Resistenzgenloci gegen multiplen Pathogenstress auffinden und versuchen, deren Beziehung zur Metabolitenproduktion und zur PAMP-induzierten Immunität zu verstehen. Hinzu kommt die Untersuchung spezifischer Gene zur Prüfung ihrer Rolle in der Resistenz. Der Rezeptor Ve1 in Tomate soll in B. napus transferiert und seine Fähigkeit zur Vermittlung von Resistenz gegen Verticillium überprüft werden. Glucosinolate können zwar zur Resistenz beitragen, aber auch die Qualität der Samenkörner verringern. GTR1 und GTR2 sind Transporter in Arabidopsis für die Allokation von Glucosinolaten in die Samen. Wir wollen gtr1 und gtr2 Mutanten bezüglich ihrer Anfälligkeit für Pathogene und Herbivore, ihres Ertrags und ihrer Wurzelausscheidungen testen. Es sollen gtr TILLING Mutanten von Brassica rapa (B. napus A Genom) erzeugt werden und die Verlagerung von Glucosinolaten in Blätter und Samen untersucht werden. Ein angestrebtes Ergebnis des Projekts ist die Entwicklung von Rapstypen mit hohen Glucosinolatgehalten in Blättern für Resistenz und geringen Gehalten im Samen für verbesserte Qualität. Damit zielen diese Untersuchungen auf eine nachhaltigere Rapsproduktion mit höherer Produktivität durch geringere Sensitivität gegenüber biotischem Stress und verminderte Abhängigkeit von chemischen Inputs ab.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Dänemark, Großbritannien, Niederlande, Polen
• Mitverantwortliche: Privatdozentin Violetta Macioszek, Ph.D.; Privatdozent Henk-jan Schoonbeek, Ph.D.
• Kooperationspartner: Professor Dr. Bart Thomma