Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kombination von Abwehrgenen schützt Weizen besser gegen Mehltau

22.01.2018

UZH-Pflanzenforscher haben getestet, wie sich neu entwickelte Weizenlinien mit einer verbesserten Resistenz im Freiland verhalten. Sie weisen nach, dass die Kombination von zwei Varianten eines Resistenzgens den Weizen besser gegen die Pilzkrankheit schützt.

Für eine gute Weizenernte braucht es robusten Weizen. Doch dieser wird häufig von Pilzkrankheiten wie Mehltau befallen. Seit mehreren Jahren beschäftigen sich UZH-Wissenschaftler mit einem Gen aus Weizen, das Resistenz gegen den Erreger von Mehltau (Blumeria graminis f. sp. tritici) vermittelt.


Weizenlinie ohne Pm3-Allele, vom Mehltau befallen

UZH

Dieses Resistenzgen mit der Bezeichnung Pm3 kommt in verschiedenen Varianten, sogenannten Allelen vor. In vorangehenden Studien bewies das Team um den Pflanzenbiologen Beat Keller, dass Pm3 alleine und sehr effizient Mehltauresistenz vermitteln kann.

Ein einzelnes Resistenzgen kann aber schnell seine Wirksamkeit verlieren. Deshalb ist es in der Pflanzenzüchtung wichtig, mehrere Resistenzgene zu kombinieren. Genau dies haben die UZH-Forschenden mit transgenen Weizenlinien in Feldversuchen getestet.

Kombination zweier Genvarianten erhöht Mehltauresistenz

Die Forschenden erzeugten neue Weizenlinien, indem sie jeweils zwei transgene Pm3-Weizenlinien (siehe Box) kreuzten. Durch die Kreuzungen entstanden vier neue Weizenlinien, die jeweils zwei verschiedene Pm3-Genvarianten enthielten. «Tatsächlich zeigten die vier neuen Weizenlinien im Feld eine verbesserte Mehltausresistenz gegenüber ihren Elternlinien – während der Versuchsjahre von 2015 bis 2017», erklärt Studienerstautorin Teresa Koller.

Keine negativen Auswirkungen auf Weizenertrag

Im Labor wiesen die Wissenschaftler nach, dass sich die Genaktivität der Elternlinien in den Nachkommen summiert. Die einzelnen Pm3-Genvarianten in den vier neuen Linien zeigen die gleiche Aktivität wie in den Elternlinien, wodurch sich die gesamthafte Resistenz, da von zwei Genvarianten stammend, in den Nachkommen erhöht. «Die verbesserte Mehltauresistenz ist sowohl auf die erhöhte Gesamtaktivität als auch auf die Kombination der zwei Pm3-Genvarianten zurückzuführen», fasst Teresa Koller zusammen. Die hohe Gesamtaktivität der Resistenzgene hatte keine negativen Auswirkungen auf die Entwicklung des Weizens sowie dessen Ertrag.


Für Züchtung bei modernen Weizensorten nutzbar

Die Resultate dieser Versuche dienen in erster Linie dem verbesserten Verständnis des Immunsystems der Pflanzen generell, und im Speziellen der Pilzkrankheitsresistenz des wichtigen Grundnahrungsmittels Weizen. Neben dem Beitrag zur Grundlagenforschung am Pflanzenimmunsystem können die Resultate auch in der Weizenzüchtung verwendet werden. Durch das präzise Testen der Pm3-Genvarianten werden die besten Varianten identifiziert und können direkt in der klassischen Züchtung verwendet werden, indem sie in moderne Weizensorten eingekreuzt werden.


Literatur:

Teresa Koller, Susanne Brunner, Gerhard Herren, Severine Hurni, and Beat Keller. Pyramiding of transgenic Pm3 alleles in wheat results in improved powdery mildew resistance in the field. Theoretical and Applied Genetics. January 11, 2018. DOI: 10.1007/s00122-017-3043-9

Funktion Resistenzgen Pm3

Das Gen Pm3 ist die «Bauanleitung» für ein Protein, das Signale in der Pflanzenzelle wahrnehmen kann, ein Rezeptor. Dieser kann sogenannte Avirulenzproteine, kurz AvrPm3, des Mehltaus erkennen. Der Rezeptor löst sofort den Zelltod der Pflanzenzelle aus, wenn der krankmachende Pilz versucht, das Protein AvrPm3 ins Pflanzenzellinnere zu schleusen. Durch den Tod der attackierten Zellen ist der Rest der Pflanze vor dem Pilz geschützt. Verschiedene Pm3-Genvarianten, sogenannte Pm3-Allele, kodieren für verschiedene Varianten des Rezeptors. Diese Rezeptorvarianten können verschiedene AvrPm3-Proteine des Mehltaus erkennen.


Frühere Studien

Die Gruppe von Prof. Beat Keller identifizierte verschiedene Pm3-Genvarianten in mehltauresistenten Weizensorten aus verschiedenen Weltregionen. Zur Überprüfung der Funktion und Wirksamkeit dieser verschiedenen Pm3-Genvarianten wurden sie mittels gentechnischer Methoden ins Genom der Sommerweizensorte «Bobwhite» eingebaut. «Bobwhite» besitzt selbst kein funktionstüchtiges Pm3-Gen und ist sehr anfällig auf Mehltau. Die transgenen Bobwhite-Weizenlinien, die jeweils eine einzelne Pm3-Genvariante enthalten, wurden im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms NFP59 in den Jahren 2008 bis 2010 in Feldversuchen untersucht. Die Resultate dieser Versuche wurden 2011 und 2012 veröffentlicht.

Kontakt:
Prof. Beat Keller
Institut für Pflanzen- und Mikrobiologie
Universität Zürich
Tel. +41 44 634 82 30
E-Mail: bkeller@botinst.uzh.ch

Media Relations
Universität Zürich
Tel. +41 44 634 44 67
E-Mail: mediarelations@kommunikation.uzh.ch

Weitere Informationen:

http://www.media.uzh.ch/de/medienmitteilungen/2018/Transgener-Weizen.html

Nathalie Huber | Universität Zürich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Alternativer Waldzustandbericht: Deutschlands Wäldern geht es schlecht
25.04.2018 | Naturwald Akademie gGmbH

nachricht Biologische Vielfalt von grünlanddominierten Kulturlandschaften unter der Lupe
20.04.2018 | Hochschule Weihenstephan-Triesdorf

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Weltrekord an der Uni Paderborn: Optische Datenübertragung mit 128 Gigabits pro Sekunde

26.04.2018 | Informationstechnologie

Multifunktionaler Mikroschwimmer transportiert Fracht und zerstört sich selbst

26.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Berner Mars-Kamera liefert erste farbige Bilder vom Mars

26.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics