Das Forschungsvorhaben von Dr. Peter Dracatos, Züchtungsforscher und Juniorprofessor an der La Trobe University in Melbourne, wurde in den vergangenen drei Jahren durch die Alexander von Humboldt-Stiftung gefördert. Die Stipendiaten dürfen sich die ausländischen Partnereinrichtungen, mit denen sie kooperieren wollen, selbst auswählen. Ein Stipendium zu erhalten ist beides: Auszeichnung für die Forschung der Stipendiaten und Ehre für die Gastgebereinrichtung zugleich.
Genpoolcharakterisierung und Rost-Resistenzevaluierung von Gerste
Bereits im Juli 2021 sollte Peter Dracatos in Quedlinburg ankommen, doch die Corona-Pandemie kam dazwischen. Seit dem 01. November teilt sich der Humboldt-Stipendiant nun ein Büro mit JKI-Gastgeber und Kollegen Dr. Dragan Perovic. Der australische Züchtungsforscher sucht sowohl in wilden Verwandten als auch in bestehenden Sorten nach neuen Resistenzmechanismen der Gerste.
„Gerste wird durch den Klimawandel eine zunehmend interessantere Kultur, da sie auch auf schlechten Standorten noch gute Erträge erzielt. Pilzliche Blattkrankheiten wie Roste oder Mehltau gefährden Ernte und Kornqualität der Kultur jedoch weiterhin. Resistente Gerstenpflanzen sind hier ein nachhaltiges Werkzeug Krankheitserreger zu kontrollieren und Ernteerträge zu sichern.“
(Dr. Peter Dracatos)
Um Krankheitsresistenzen in Neuzüchtungen einbringen zu können, muss der genetische Pool charakterisiert und grundlegende genetische Mechanismen verstanden werden. Daher arbeitet Dracatos während seines Forschungsaufenthaltes nicht ausschließlich mit dem JKI zusammen: Die Nähe zum IPK Gatersleben und seiner Genbanksammlung ist ein entscheidender Vorteil für das Forschungsvorhaben des Australiers. 2016 wählte und vermehrte der Züchtungsforscher 465 Gerste-Genotypen osteuropäischer Herkunft aus der IPK-Genbank, die er in die Australische Genbank überführte. Um neue Resistenzgene für die Gerstenzüchtung zu identifizieren, möchte Dracatos diese Genotypen nun mit Rostpilz-Isolaten aus der Sammlung des JKI infizieren. Diese Pilz-Stämme kommen in Australien bisher nicht vor.
Zudem hat die australische Getreideindustrie Dracatos Mittel zugesprochen, um eine automatisierte Hochdurchsatz-Phänotypisierungsanlage (Macrobot) für weitere Züchtungsforschung anzuschaffen. Daher nutzt nutzt er die Zeit seines Aufenthalts ebenfalls, um sich mit dem Macrobot des Instituts für Resistenzforschung und Stresstoleranz vertraut zu machen.
Werkzeug Mutationsgenomik – Tschechien und Deutschland unterstützen
Zur schnellen Isolation der möglichen Resistenzgene wendet der Züchtungsforscher Mutationsgenomik an. Er verursacht also Mutationen in einer Gerstensorte mit dem gewünschten Resistenzgen und untersucht die Nachkommenschaft anschließend auf Resistenzverlust. Dafür wird lediglich der codierende Teil des Genoms (Exon) sequenziert (z.B. MutRenSeq). Werden mehrere krankheitsanfällige Nachkommen mit Mutationen im selben Gen gewonnen, ist das ein starker Beweis dafür, dass das fragliche Gen für Resistenz sorgt. Dracatos profitiert hier von Dr. Perovics Arbeiten, der das MutRenSeq-Protokoll zuletzt optimierte. Ein weiterer Teil der Genisolation wird in Tschechien, am Institut für Experimentelle Botanik, bei Prof. Jaroslav Dolezel stattfinden. Dessen Arbeitsgruppe bringt ihre Expertise zur Sortierung und Sequenzierung von Chromosomen mittels Flow Cytometry ein.
Dracatos Humboldt-Stipendium läuft Ende des Jahres aus, ein zweiter Besuch im Jahr 2024 wird jedoch angedacht. Vorerst wünschen wir Ihm viel Erfolg bei seiner Forschung und freuen uns auf weitere Zusammenarbeit!
Gastgeber*innen während der Förderung
Prof. Dr. Nils Stein
Abteilung Genbank, Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung, Seeland OT Gatersleben
Dr. Dimitar Douchkov
Host Microbe Interactions, Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung, Seeland OT Gatersleben
Dr. Dragan Perovic
Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz, Julius Kühn-Institut - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI), Quedlinburg
Beginn der ersten Förderung: 01.07.2021
Link zu Dracatos Humboldt-Profil.