Die Scharka-Krankheit, verursacht durch das Scharka-Virus der Pflaume (plum pox potyvirus, PPV), zählt gegenwärtig in Europa zu den wirtschaftlich wichtigsten Viruskrankheiten des Steinobstes. Die effektivste und zugleich umweltschonendste Gegenmaßnahme stellt der Anbau resistenter Sorten dar. Der Züchtung müssen dazu Genotypen mit bekannten Resistenzeigenschaften zur Verfügung gestellt werden. Literaturangaben und eigenen Erkenntnissen zufolge wird die Resistenz in Abhängigkeit vom Virusstamm und von der Umwelt ausgeprägt. Deshalb sollte es sich um genetisch unterschiedliches Zuchtmaterial handeln, das außerdem für die hiesigen Anbaubedingungen geeignet ist. Das Pflaumensortiment der Genbank Obst Dresden-Pillnitz des IPK Gatersleben erscheint für vergleichende Resistenzprüfungen besonders geeignet, da einheitliche Infektions- und Standortverhältnisse vorliegen. Insgesamt umfaßt es 242 Akzessionen (unterschiedliche Sorten z.T. verschiedener Herkünfte, einige Auslesen bzw. Zuchtklone). In Voruntersuchungen zeigte sich bereits ein differenziertes Verhalten gegenüber dem Scharka-Virus. Im Rahmen des geplanten Vorhabens ist vorgesehen, die nach Durchführung von Freilandbonituren und anschließender serologischer Testung als befallsfrei oder schwach befallen hervorgegangenen Genotypen mit Hilfe eines Gewächshaustestes (KEGLER et al., 1994) zu überprüfen. Die Reaktion handveredelter, getopfter Gewächshauspflanzen gestattet die frühzeitige Aussage zur PPV-Resistenz und gibt gleichzeitig einen Hinweis zum wahrscheinlichen Verhalten der Genotypen im Freiland im Falle eines hohen natürlichen Infektionsdruckes. Mit ausgewählten Genotypen folgen weitere Untersuchungen im Gewächshaus und Freiland unter Verwendung serologischer Methoden (ELISA, TPIB) und der PCR, um Kenntnisse zur Virusverteilung im Gehölz zu gewinnen. Hinzu kommt die Testung interessanter Exemplare mit verschiedenen, molekularbiologisch definierten Virusisolaten und unterschiedlichen Methoden der Virusübertragung. In Einzelfällen sind die Eltern resistenter Genotypen zu ermitteln und diese ebenfalls einer Testung zu unterziehen. Letzteres könnte Aussagen zur Vererbung der Scharka-Resistenz liefern. Die zusätzliche Ermittlung der Vektorresistenz gestattet eine umfassende Charakterisierung des Resistenzverhaltens von Pflaumengenotypen sowie die Ableitung züchterischer und anbauseitiger Empfehlungen.
Das Projekt DiRK hat zum Ziel, eine auf diagnostische DNA-Marker gestützte Züchtung (Präzisionszüchtung) für Stärkekartoffelsorten zu etablieren, die Resistenzen gegen verschiedene Pathotypen des Quarantäneerregers Synchytrium endobioticum (Kartoffelkrebs) aufweisen. Die Kartoffelkrebsresistenzen sollen mit Resistenz gegen einen weiteren Quarantäneerreger, den Nematoden Globodera pallida, sowie Immunität gegen das Kartoffelvirus Y kombiniert werden, um hochertragreiche Stärkekartoffelsorten zu entwickeln, die auch künftig einen nachhaltigen und profitablen Anbau des wichtigsten heimischen Rohstoffes für die Stärke-verarbeitende Industrie sicher stellen. 1. Entwicklung molekularer Marker für S. endobioticum-Resistenz durch phänotypische und genotypische Analyse von Kreuzungsnachkommenschaften. 2. Marker-gestützte Kombination von Resistenzen gegen Nematoden und PVY mit Allelen für hohen Stärkeertrag und Kartoffelkrebsresistenz.. 3. Identifizierung von Kandidatengenen durch Proteomanalyse des Befallsverlaufs. 4. Erforschung der zytologischen und biochemischen Grundlagen der Interaktion zwischen Kartoffelpflanzen und S. endobioticum. 5. Entwicklung spezifischer Marker für die S. endobioticum Pathotypen 1, 2, 6 und 18. Molekulare Marker für Resistenzen der Kartoffel gegen Kartoffelkrebs können direkt in aktuellen Zuchtprogrammen validiert und eingesetzt werden. Darüber hinaus stellt ihre Nutzung für die offizielle Bewertung der Krebsresistenz von Kartoffelsorten (JKI) eine interessante Option dar. Kartoffel-Genotypen, die im Rahmen des Verbundprojekts selektiert werden, können in den beteiligten Züchterhäusern direkten Eingang in die Sortenentwicklung finden. Die Entwicklung von molekularen Markern für die Identifizierung von Krebspathotypen wird die schnelle und exakte Identifizierung von S. endobioticum-Isolaten ermöglichen. Diese neuen diagnostischen Marker können direkten Eingang finden in die Arbeiten der für diese Untersuchungen zuständigen Institutionen.
Cassava is a crop used by subsistence farmers in tropical and subtropical regions. It is extensively cultivated in certain regions of India and also in other Asian and African countries, and its cultivation is expected to further increase due to climate changes and increased water shortage, since cassava is drought-adaptive. Viruses, especially the begomoviruses Indian cassava mosaic-, Sri Lankan cassava mosaic- and African Cassava mosaic viruses (ICMV,SLCNV,ACMV here commonly I/SL/ACMV) cause dramatic losses in cassava cultivation. The plant recognizes viral RNA in the form of double-strand (ds)RNA, a by-product of virus replication. Long dsRNA is chopped by dicer enzymes into small interfering (si)RNAs, 21 to 24 base pair duplexes, consisting of a guide and a passenger-strand. The guide-strand forms together with the Slicer protein AGO a 'RISC'-complex which recognizes and cleaves cognate, i.e. in our case viral RNA. A remarkable feature of RNA interference (RNAi) is that, once started, it initiates a positive feedback loop, whereby the sliced RNA fragments are converted to more dsRNA by host RNA-dependent RNA polymerase, which give rise to more siRNAs. Furthermore, siRNAs or other components of the silencing pathway invade the plant systemically and protect from virus proliferation. Our antiviral strategy is to shift this equilibrium in favour of the plant by providing dsRNA cognate to the virus sequences. As a result, more siRNAs are produced, more virus RNA is destroyed and more systemic silencing signal reaches the growing tissue. Finally plants recover fast from initial infection or even become immune to incoming virus. Our project involves isolation, sequencing and cloning of the I/SL/ACV virus populations and their satellites occurring in the states of Andhra Pradesh, Maharashtra, Kerala, and Tamil Nadu. From these sequences a series of constructs will be derived that express hairpins, i.e. dsRNA with a loop between the RNA arms. We will construct variants that target all these viruses, including those that mimic natural micro (mi)RNAs or transacting (ta)siRNAs down-regulating host genes, and those provided with constitutive or virus-inducible promoters. We will optimize these constructs in transient assays to select those most efficient in initiating siRNA production. Selected constructs will then be cloned in Agrobacterium Ti-plasmid vectors and used for transformation of host plants. Although virus-resistant cassava is our goal, preliminary tests of the constructs could also be performed with the easily transformable Nicotiana benthamiana in one of our labs, as has been done by the applicants for African cassava mosaic begomovirus or with a more easily transformable model cassava cultivar with the help of Dr. Peng Zhang, Chinese academy of Science, Shanghai, thus extending a former collaboration of the Basel group with him.
Das Hauptziel des Projektes IdeMoDeResBar ist die Aufrechterhaltung von Ertragsstabilität und Qualität der Gerste-Ernte, die durch verschiedene Schaderreger negativ beeinflusst werden kann. Dieses Ziel soll erreicht werden durch (i) die Identifikation und Isolierung bisher unbekannter Resistenzgene, welche die Ausprägung von Abwehrmechanismen gegen wichtige Pflanzenpathogene Pilze und Viren regulieren, (ii) durch die Erzeugung neuer Allele anhand von Geneditierung an zwei bereits charakterisierten Reistenzgenen sowie (iii) die Nutzung dieser Gene bzw. Allele in der praktischen Züchtung durch die Anwendung entsprechender molekularer Markertechnologien. Die einzelnen Projektteile werden von den unterschiedlichen Institutionen durchgeführt, die über eine ausgesprochene Expertise auf ihrem jeweiligen Fachgebiet verfügen. Das Projekt wird langfristig zu einem besseren Verständnis der zugrundeliegenden Resistenzmechanismen gegen Gelbmosaikviren, Zwergrost (Puccinia hordei), Rhynchosporium commune, dem Erreger der Blattfleckenkrankheit sowie Pyrenophora teres f. teres Drechsler, dem Erreger der Blattfleckenkrankheit beitragen. Auf dieser Grundlage können Maßnahmen entwickelt werden, die eine effektive Bekämpfung der entsprechenden Pathogene ermöglichen und so langfristig einen nachhaltigen Gerstenanbau gewährleisten und Ernteverluste minimieren.