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Funktion des ersten Feuerbrandresistenzgens geklärt

14.03.2014 - (idw) Julius Kühn-Institut

Der Apfel ist das beliebteste heimische Obst. Große wirtschaftliche Verluste erleiden Apfelanbauer in Europa immer wieder durch starke Feuerbrandinfektionen, hervorgerufen durch das Bakterium Erwinia amylovora. Forschern um Cesare Gessler (ETH Zürich, Schweiz) und Magda-Viola Hanke (Julius Kühn-Institut, Deutschland) ist es jetzt erstmals gelungen, ein Gen für Feuerbrandresistenz aus dem Genom des Wildapfels Malus × robusta 5 zu isolieren und seine Funktion zu belegen. Sie sind damit einen großen Schritt weiter auf dem Weg resistente Apfelsorten zu züchten. Für den Obstbau der Zukunft stellt der Anbau resistenter Sorten eine nachhaltige und umweltfreundliche Lösung dar. Mit der Isolierung des Gens FB_Mr5 konnten die Experten von JKI und ETH Zürich zeigen, dass die Resistenz gegenüber dem Feuerbranderreger durch ein einzelnes Gen induziert werden kann. Damit kann in Zukunft eine zielgerichtete Züchtung auf Resistenz gegen Feuerbrand durchgeführt werden. Den beteiligten Forschergruppen gelang es erstmals, ein Kandidatengen für Feuerbrandresistenz zu isolieren und dessen Funktion zweifelsfrei zu bestätigen. Dieses Gen, das sich auf dem Chromosom 3 des Apfelgenoms befindet, kodiert für ein Resistenzprotein vom Typ CC-NBS-LRR. Resistenzproteine dieses Typs sind dafür bekannt, dass sie Effektoren (Proteine oder deren Produkte) des jeweiligen Erregers erkennen und in der Folge eine Abwehrreaktion in der befallenen Pflanze in Gang setzen. Das Protein des Gens FB_Mr5 aus Malus × robusta 5 scheint eine bestimmte Form des AvrRpt2EA Proteins des Feuerbranderregers zu erkennen. Die Existenz einer solchen Gen-für-Gen Beziehung hatten die Forscher bereits im Vorfeld erkannt (PI JKI vom 6. 2.2013).

Die Ergebnisse, die die Funktion dieses Gens als Feuerbrandresistenzgen bestätigen, wurden jetzt (12.3.2014) in der Zeitschrift Plant Biotechnology Journal veröffentlicht. Der Schweizer Nationalfond (Projekt DACH 310030L_1308911), die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Projekte AOBJ574457 und AOBJ577770) und das Schweizer Bundesamt für Landwirtschaft (Projekt ZUEFOS) förderten die Forschungen.

Beteiligte Wissenschaftler:
Andreas Peil, Henryk Flachowsky, Isabelle Vogt, Thomas Wöhner (Julius Kühn-Institut, Institut für Züchtungsforschung an Obst);
Giovanni Broggini, Johannes Fahrentrapp, Thomas Kost (ETH-Zürich, Institut für Integrative Biologie);
Andrea Patocchi (Agroscope, Wädenswil);
Klaus Richter (JKI, Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz)

Hintergrundinformationen zu Feuerbrand:
Die Feuerbrandkrankheit wird durch das gramnegative Bakterium Erwinia amylovora (Burrill) Winslow et al. hervorgerufen. Weltweit verursacht die Bakterienkrankheit im Apfel- und Birnenanbau erhebliche wirtschaftliche Verluste. Das Ausmaß des Befalls hängt in erster Linie von den Witterungsbedingungen während der Blüte ab. Erst im Jahr 2013 waren in Thüringen (Kreis Mansfeld-Südharz) rund 600 ha Anbaufläche und angrenzende Areale von einer Feuerbrandinfektion betroffen. Oft müssen ganze Apfelanlagen gerodet werden. Eine effektive Bekämpfung dieser Krankheit war bislang nur mit Pflanzenschutzmitteln möglich, die auf dem Antibiotikum Streptomycin basieren. Pflanzenschutzmittel mit diesem Wirkstoff stehen dem Obstbau künftig nicht mehr zur Verfügung. Zu alternativen Strategien gab es in der Zeit von 2002 2012 eine Initiative unter Vorsitz des Bundesministeriums für Landwirtschaft und Ernährung. Ausführliche Informationen dazu finden Sie auf dem Themenportal Feuerbrand des JKI. Neuere Forschungen mit alternativen Präparaten auch am JKI (PI 6.6.2012) lassen hoffen, dass im Apfelanbau künftig umweltfreundliche Mittel angewendet werden können. Eine nachhaltige Lösung würde jedoch der Anbau neuer Sorten darstellen, die resistent sind. Weitere Informationen:http://feuerbrand.jki.bund.de/index.php?menuid=21 - Themenportal Feuerbrand des JKIhttps://idw-online.de/de/news481611 - Presseinfo JKI 6.6.2012 zu alternativen Präparatenhttps://idw-online.de/de/news518114 _ Presseinfo JKI 6.2.2013 zu Existenz Resistenzgen in Wildapfel Anhang

Publikation Plant Biotechnology Journal 12.3.2014
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