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DIANA

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Diagnostik zur nachhaltigen Bekämpfung von Kartoffelkrebs

Projektkoordinator

Prof. Dr. Thomas Debener
Leibniz Universität Hannover (LUH), Institut für Pflanzengenetik, Hannover
debener@genetik.uni-hannover.de

Verbundpartner

Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI)
BIOPLANT – Biotechnologisches Forschungslabor GmbH
Solana Research GmbH

Projektbeschreibung in FISA

Zum Forschungsinformationssystem Agrar und Ernährung (FISA)

Ziel

Kartoffelkrebs, verursacht durch den Pilz Synchytrium endobioticum, ist derzeit der bedeutendste Quarantäne-Schadorganismus für die Kartoffelproduktion in Deutschland. Die Krankheit unterliegt gesonderten gesetzlichen Regelungen. Auf befallenen Flächen besteht ein langjähriges Anbauverbot für Kartoffeln und eine direkte chemische Bekämpfung ist nicht möglich. Daher kann der Erreger ausschließlich durch den Anbau krebsresistenter Kartoffelsorten und Quarantänemaßnahmen eingedämmt werden.

Um den Erreger zu diagnostizieren, sollen effiziente Methoden zum Nachweis in Pflanzen und im Boden, sowie molekulare Marker zur Differenzierung der wirtschaftlich wichtigen Pathotypen 1, 2, 6 und 18 entwickelt werden. Aufbauend auf vorangegangene Untersuchungen zur Genetik der Resistenz gegen den Kartoffelkrebs, sollen diagnostische Marker für eine breite Resistenz gegen mehrere Pathotypen entwickelt werden.

Ergebnisse

Um ein neues Verfahren zur Identifikation von Krebspathotypen zu entwickeln, wurden in Sterilkulturen in vitro-Mikroknollen erzeugt. Bei den bisherigen Untersuchungen der Mikroknollen konnten keine Veränderungen der Pflanzen festgestellt werden. Zusätzlich wurde ein erweitertes Differentialsortiment zur Differenzierung der Krebspathotypen in Labortests validiert. Die Validierung des Differentialsortiments im Feldversuch befindet sich in der Durchführung.

Zur Entwicklung von PCR-gestützten Markern mit hoher Sensitivität beim Nachweis des Kartoffelkrebses wurden zahlreiche Sequenzen aus dem Kerngenom sowie dem mitochondrialen Genom von Synchytrium analysiert. Es konnten drei mitochondriale Marker entwickelt werden, deren Sensitivität jedoch die bereits publizierten Marker auf der Basis von ITS-Sequenzen in der Sensitivität nicht verbessern.

Zur Unterscheidung von Pathotypen wurden 194 zusätzliche SSR Motive analysiert von denen 7 neue SSR Marker zahlreiche Isolate unterscheiden können. Die im Projekt entwickelten SSR-PCR Marker zur Differenzierung der S. endobioticum-Pathotypen werden derzeit an weiteren Isolaten getestet.

In der Sorte "Karolin" konnte eine Resistenz gegen die Krebspathotypen 1, 2, 6, 8 und 18 auf dem Chromosom XI kartiert werden. In dem chromosomalen Bereich liegen mehrere Gene, die zur Gruppe der CNL (coiled-coil) oder TNL (TIR-like) Resistenzgene gehören. Zunächst wurden in resistente Nachkommen der Sorte "Karolin" RNAi-Konstrukte zur Inaktivierung der Gene EDS oder NDR1 eingebracht, welche an der Signaltransduktion je einer dieser Resistenzgruppen beteiligt sind.

Die Analyse mehrerer transgener Klone pro Konstrukt zeigte in einzelnen Klonen jeweils eine Verringerung der Transkripte von EDS bzw. von NDR1. Knollen dieser Pflanzen werden zurzeit auf den Grad der Anfälligkeit getestet.

Zusätzlich sollen möglichst CNL- oder TNL-Gene direkt durch RNAi-Konstrukte inaktiviert werden. Transgene Klone, die mit Konstrukten sowohl für eine Überexpression von Kandidatengenen in anfälligen Genotypen sowie zur RNAi basierten Herunterregulierung in resistenten Genotypen transformiert wurden, wurden auf die Expression der entsprechenden Gene charakterisiert und eine Auswahl dieser Klone befindet sich in der Testung auf Resistenz.

Um die Verbreitung von S. endobioticum zu verhindern, wurde eine Monitoring-Strategie für die Testung von Flächen vor dem Anbau von Pflanzkartoffeln entwickelt. So soll eine Infektion von Pflanzkartoffeln über im Boden vorhandene Dauersporen ausgeschlossen werden. Eine praktische Überprüfung der Strategie wird im Rahmen des Folgeprojektes INNOKA erfolgen.

Verwertung

Es wird angestrebt, dass nach Projektende validierte molekulare Marker zur Verfügung stehen, welche die Züchtung resistenter Sorten verbessert. Des Weiteren sollen durch die Optimierung der Nachweismethoden für den Kartoffelkrebs sowie die entwickelte Monitoring-Strategie eine nachhaltige Bekämpfung von S. endobioticum unterstützt und das diagnostische Methodenspektrum erweitert werden.

Broschüre: Präsentation DIANA
Dokumenttyp: PDF Dokumentgröße: 1,006 KB

Broschüre Beschreibung:

Diagnostik zur Nachhaltigen Bekämpfung von Kartoffelkrebs