Erweiterung der genetischen Basis der Resistenz des Weizens (Triticum aestivum) gegen Braunrost (Puccinia triticina f. sp. tritici) | Broadening the genetic base of leaf rust (Puccinia triticina f. sp. tritici) resistance in wheat (Triticum aestivum)

German. Braunrost (Puccinia triticina f. sp. tritici) ist von weltweiter Bedeutung und führt beim Anbau anfälliger Sorten zu Ertragsverlusten bis zu 60%. Die kostengünstigste und umweltfreundlichste Art diese zu vermeiden, ist der Anbau resistenter Sorten. Um zunächst Informationen über die Nutzbarkeit von Braunrostresistenzgenen in Deutschland zu gewinnen, wurden nahe isogene Linien (NILs) mit unterschiedlichen Braunrostresistenzgenen (Lr), untersucht. Dabei konnte für die Resistenzgene Lr2c, Lr3a, Lr3bg, Lr3ka, Lr10, Lr13, Lr14a, Lr15, Lr17, Lr20, Lr26, und Lr37 in Feldversuchen das Vorkommen und die Entwicklung virulenter Isolate innerhalb der Braunrostpopulation nachgewiesen werden, so dass nur noch wenige voll wirksame Resistenzgene zur Verbreiterung der genetischen Basis der Braunrostresistenz im Winterweizensortiment zur Verfügung stehen, z.B. Lr9 oder Lr24. Im Rahmen der Evaluierung und Nutzbarmachung pflanzengenetischer Ressourcen konnte jedoch in Einkorn (Triticum monococcum) rassenunspezifische, prähaustorielle Resistenz gegenüber Braunrost nachgewiesen werden. Weitergehende Analysen zeigten, dass diese mit erhöhter Peroxidaseaktivität und Aktivität des abwehrrelevanten Gens Pr1 in Verbindung steht sowie mit einer beschleunigten Anreicherung von phenolischen Substanzen, H2O2 sowie Lignin und auf diese Weise die Bildung von Haustorienmutterzellen deutlich verringert bzw. unterbunden wird. Um diese Resistenz beschleunigt in den Brotweizen (Triticum aestivum) zu übertragen, wurde eine genetische Karte mit einer Größe von 680,6 cM bestehend aus 371 Markern erstellt, welche gemeinsam mit der momentan laufenden Phänotypisierung entsprechend segregierender F2/F3-Generationen die Identifikation von Quantitative trait loci (QTL) für die prähaustorielle Resistenz im Einkorngenom ermöglicht und damit die markergestützte Übertragung dieser horizontal wirksamen Resistenz in den Brotweizen.

English. Leaf rust (Puccinia triticina f. sp. tritici) causing yield losses up to 60% in susceptible cultivars is of worldwide importance. The most cost efficient and environmental sound way to avoid these losses is growing of resistant cultivars. In order to get information on the usability of leaf rust resistance genes (Lr-genes) in Germany, near isogenic lines (NILs) carrying different resistance genes were investigated. Virulent isolates were detected on NILs carrying the Lr-genes Lr2c, Lr3a, Lr3bg, Lr3ka, Lr10, Lr13, Lr14a, Lr15, Lr17, Lr20, Lr26, and Lr37 in field trials. In summary only very few Lr-genes (i.e. Lr9 and Lr24) showing complete resistance are available in order to broaden the genetic base of leaf rust resistance in wheat in Germany. However, the evaluation of genetic resources led to the detection of a race non-specific prehaustorial resistance in Einkorn wheat (Triticum monococcum). In detailed molecular and microscopic analyses an increased peroxidase activity and expression of the pathogenesis related gene 1 (Pr1) was detected in the resistant Einkorn accession. Furthermore, by microscopic analyses a decrease or complete inhibition, respectively of haustorial mother cell development was shown as well as the fast accumulation of hydrogen peroxide, phenolic substances and lignin. In order to get information on the genetics of this resistance a molecular map of 680.6 cM comprising 371 markers has been developed. Phenotyping of the F2 and F3 is in progress and will lead to the identification of QTL facilitating a marker based transfer of this horizontal resistance into T. aestivum.