Studie identifiziert Genloci für Resistenz-Priming von Gerste gegen Zwergrost mit Hilfe bakterieller Signalmoleküle.
Die Pilzkrankheit Zwergrost kann bei Gerste zu Ertragsverlusten von bis zu 60 Prozent führen. Zwar sind mehrere Gene bekannt, die Resistenz gegen die Krankheit vermitteln, doch der Erreger kann diese mittlerweile überwinden. Eine Forschungsgruppe des JKI unter Leitung von Dr. Gwendolin Wehner konnte nun einen anderen Resistenzmechanismus belegen: Sie behandelten 198 Gerstenakzession mit einer speziellen Rasse des Bodenbakteriums Ensifer meliloti, deren Individuen über Signalmoleküle, den sogenannten N-Acyl-Homoserinlactonen (AHL), miteinander kommunizieren. Diese Moleküle können in Pflanzen wiederum eine verstärkte Krankheitsresistenz auslösen (Priming), wobei die Reaktion vom Genotyp der Pflanze mitbestimmt wird.
Der Gruppe um Dr. Wehner gelang es in ihrer Genomweiten Assoziationsstudie (GWAS) nicht nur, dieses AHL-vermittelte Priming bei Gerste gegen Zwergrost nachzuweisen, sondern auch wichtige genetische Marker für diese Reaktion im Genom der Pflanzen zu identifizieren. Gleich mehrere dieser Genloci befinden sich auf dem kurzen Arm des Chromosoms 6H der Gerste. Sie stehen im Zusammenhang mit einer verringerten photosynthetischen Aktivität, einer stärkeren Zellwand und der Regulierung von Transkription und Translation.
Durch das Eingrenzen der relevanten Abschnitte im Gerstengenom ist es nun möglich, die Mechanismen und Wechselwirkungen zwischen der individuellen Genetik der Pflanze und dem AHL-Priming weiter zu untersuchen. Ziel der Forschenden ist es, solche Genloci, die eine Pflanze besonders empfänglich für das Priming machen, in neue Zuchtlinien einzukreuzen. So kann die Arbeit der JKI-Gruppe dazu beitragen, den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren: Überschreitet der pilzliche Zwergrost-Erreger Puccinia hordei eine Schadschwelle, wird er im Gerstenanbau üblicherweise mit Fungiziden bekämpft.
Publikation
Matros A, Schikora A, Ordon F and Wehner G (2023), QTL for induced resistance against leaf rust in barley. Front. Plant Sci. 13:1069087. doi: 10.3389/fpls.2022.1069087.
Link: https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1069087
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