Weizen gegen Mosaikvirus wappnen – neuer Genmarker hilft

Das Soil-borne Cereal Mosaic Virus, SBCMV abgekürzt, führt bereits heute in Frankreich zu erheblichen Ertragsverlusten im Weizenanbau. Da es auch in Deutschland in jüngster Zeit vereinzelt nachgewiesen wurde, ist es eine Frage der Zeit, dass es auch hier Schaden anrichtet.

Das Virus kommt im Boden vor und wird durch den Pilz Polymyxa graminis auf die Pflanzen übertragen. Da das Virus in den Dauersporen des Pilzes quasi geschützt wird, sind chemische Maßnahmen sowohl aus ökonomischer als auch aus ökologischer Sicht nicht sinnvoll. Umso wichtiger ist es, den Landwirten rechtzeitig virusresistente Weizensorten zur Verfügung zu stellen.

Wissenschaftler des Julius Kühn-Instituts (JKI) in Quedlinburg sind dabei einen entscheidenden Schritt vorangekommen. Im Rahmen eines EU geförderten Projektes ist es ihnen gemeinsam mit der INRA Versailles sowie französischen, britischen und deutschen Züchterhäusern gelungen, einen molekularen Marker zu entwickeln, mit dem sich das Virusresistenzgen sicher erfassen lässt.

Genanalysen von zwei europäischen Sorten (Tremie und Claire) hatten ergeben, dass die Resistenz gegen das SBCM-Virus von einem Gen gesteuert wird, das sich in einem bestimmten Abschnitt auf dem Chromosom 5 des Weizens (5DL) befindet. Zuvor war von einer britischen Arbeitsgruppe bei der nichtverwandten Weizen-Sorte Cadenza im selben Abschnitt ein Resistenzgen gegen SBCMV gefunden worden. „Unsere Herausforderung bestand nun darin, einen Test zu entwickeln, mit dem sich auf einen Blick sagen lässt, ob eine Virusresistenz vorliegt“, erklärt Dr. Frank Ordon vom Julius Kühn-Institut.

Spezialität seiner Quedlinburger Arbeitsgruppe ist die Entwicklung molekularer Marker. Im Falle des SBCMV fand sein Mitarbeiter Dr. Dragan Perovic einen Mikrosatelliten (SSR) auf dem entsprechenden Chromosomabschnitt, welcher aufgrund seiner engen Kopplung und seines hohen diagnostischen Charakters eine effektive Selektion resistenter Weizen-Genotypen in frühen Entwicklungsstadien der Pflanzen ermöglicht (siehe dazu Hintergrundinformationen). „Mit Hilfe dieses Markers kann nun die Resistenz in Hochleistungssorten eingelagert werden, die an deutsche Klima- und Bodenverhältnisse angepasst sind, und das noch bevor die Krankheit auf deutschen Feldern großräumig ausbricht“, verdeutlicht Dr. Ordon die Bedeutung dieser Arbeiten.

Die Ergebnisse sind vergangene Woche in Quedlinburg auf einer Tagung der „Internationalen Arbeitsgruppe zu Pflanzenviren mit pilzlichen Vektoren“ vorgestellt worden.

Tiefergehende Information für die Fachpresse:
Mikrosatelliten, auch SSR genannt, sind kurze, nicht kodierende DNA-Sequenzen, die im Genom eines Organismus (im beschriebenen Fall in der Weizen-DNA) oft wiederholt werden. Die wiederholte Sequenz ist sehr einfach. Sie besteht aus zwei bis vier Nukleotiden und kann 10- bis 100-mal auftreten. Oftmals konzentrieren sich viele Wiederholungen am selben Auffindeort. In unserem Beispiel finden sich die SSR auf einem Abschnitt des 5. Chromosoms, auf dem auch ein bekanntes Resistenzgen lokalisiert ist.

Da sich die Anzahl der Wiederholungen bei verschiedenen Weizensorten unterscheidet, entstehen beim molekularen Schneiden mit Restriktionsenzymen DNA-Fragmente unterschiedlicher Länge. Fehlt wie in unserem Beispiel die SSR komplett, findet sich gar kein Fragment. Untersuchungen der Gensequenz ergaben, dass sich der gefundene Mikrosatellit als Marker für Virus-Resistenzgene eignet.

Mit genetischen Markern lassen sich also Polymorphismen in der DNA feststellen. Als Polymorphismus bezeichnet man das Auftreten einer Genvariante in einer Population, etwa verschiedenen Getreide-Sorten. Definitionsgemäß muss die Auftretenshäufigkeit der Genvariante größer als ein Prozent sein, andernfalls wird von einer Mutation gesprochen.

Ihre Ansprechpartner vor Ort:
PD Dr. Frank Ordon, Dr. Dragan Perovic
Institut für Resistenzforschung und Stresstoleranz am
Julius Kühn-Institut – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Erwin-Baur-Str. 27, 06484 Quedlinburg
Tel.: 03946 / 47-602 bzw 611
E-Mail: frank.ordon(at)jki.bund.de oder dragan.perovic(at)jki.bund.de