Description: Die umweltfreundlichste und nachhaltigste Strategie die Gefahr des Feuerbrandbefalls in Kernobstanlagen zu bannen, ist die Züchtung widerstandsfähiger Sorten unter Nutzung von Resistenzgenen. Dies gilt insbesondere, da die meisten kommerziellen Sorten hoch anfällig für das verursachende Bakterium - Erwinia amylovora - sind und die Nutzung von Antibiotika zur Bekämpfung in Deutschland untersagt ist. Die Abstammung MAL0045 der Wildapfelart Malus fusca ist resistent gegen Feuerbrand. Auf Kopplungsgruppe 10 von MAL0045 konnte ein Major-QTL (Mfu10) für Feuerbrandresistenz in einer F1-Population von 134 Individuen identifiziert werden. In der anschließenden Feinkartierung des Lokus an 1888 Individuen wurde ein BAC-Klon (46H22), der Mfu10 enthält, identifiziert und sequenziert. Die Analyse der BAC-Sequenz führte zur Identifizierung eines Rezeptor-ähnlichem Proteinkinase-Gens als Kandidatengen. Inokulationen der ursprünglichen F1-Population mit unterschiedlich aggressiven E. amylovora-Isolaten führten zur Vermutung, dass MAL0045 weitere Resistenzfaktoren/-loci besitzt, die nicht kartiert werden konnten. Daher haben wir im vorangegangenem DFG-Projekt erstens vorgeschlagen, das Kandidatengen zu klonieren und in eine anfällige Sorte zu transformieren, um seine Funktion zu prüfen, und zweitens QTL-Kartierungen in F2-Populationen durchzuführen, um eventuelle homozygote Resistenzfaktoren aufzubrechen und dann nachweisen zu können. Die durchgeführten QTL-Analysen führten zur Identifizierung von zwei zuvor unentdeckten, signifikanten QTLs auf den Kopplungsgruppen 4 und 15. Darüber hinaus konnte durch eine Nanopore Minion-Resequenzierung der BAC-Sequenz von 46H22 ein einziger zusammenhängender Contig assembliert werden, der die Identifizierung von zwei zusätzlichen Kandidatengenen, beides Serin/Threonin-Kinase-Gene, ermöglichte. Transformationsexperimente zur Überexpression des ersten Kandidatengens haben zur Etablierung von 10 transgenen Linien geführt haben, die allerdings noch funktional charakterisiert werden müssen. Mit der Klonierung der zwei weiteren Kandidatengene in Transformationsvektoren und in eine anfällige Sorte zu transformieren, um ihre Funktion zu prüfenwurde bereits begonnen. Da die Funktionsfähigkeit der drei Kandidatengene im Zeitrahmen des laufenden Projekts, das bis Dezember 2022 läuft, nicht nachgewiesen werden kann, bitten wir um eine Verlängerung des Projektes um drei Jahre. Neben der Funktionalität der Kandidatengene sollen die neu entdeckten QTL durch Inokulationsversuche mit anderen E. amylovora-Isolaten verifiziert werden und diese Genorte auf weitere und möglichweise benachbarte Kandidatengene untersucht werden. Dazu ist eine hochwertige Genomsequenz von MAL0045 erforderlich, die im Rahmen des neuen Projektes erstellt werden soll. Ziel ist die Aufklärung der Feuerbrandresistenz von MAL0045 gegenüber allen Isolaten und die Nutzung dieses Wissens in der Züchtung widerstandsfähiger Apfelsorten.
Types:
SupportProgram
Tags:
Antibiotikum
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Genom
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Phytopathologie
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Deutschland
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Bakterien
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Pflanzenzüchtung
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Krankheitserreger
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Züchtung
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Resistenzzüchtung
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Region:
Sachsen
Sachsen
Bounding boxes:
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License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0
Language: Deutsch
Organisations
Last harvest: 14.07.2026 00:08
Time ranges:
2019-01-01 - 2026-07-30
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Map-based cloning and functional analyses of the fire blight resistance candidate genes (FB_Mfu10) of Malus fusca Subtitle: Elucidating the fire blight resistance inherited from Malus fusca and functional analyses of candidate genes underlying the resistance QTL on linkage group 10
Description: The identification and use of fire blight resistance genes in breeding programmes is the silver bullet and the most eco-friendly strategy of tackling the threat posed by the very devastating and erratic fire blight disease of apples. This is especially true as most commercial cultivars are highly susceptible to the causal bacterium - Erwinia amylovora; and Germany forbids the use of antibiotics treatment. The wild apple Malus fusca (accession MAL0045) is highly resistant to fire blight, and it is one of only two Malus genotypes not broken down by any strain of the pathogen. A major fire blight resistance QTL was identified on linkage group 10 (LG10) of M. fusca (Mfu10) in an F1 population of 134 individuals. In the subsequent fine mapping of the locus in 1888 individuals, a single BAC clone (46H22) that harbours Mfu10 was identified and sequenced. Analyses of the BAC sequence led to the identification of a receptor-like protein kinase candidate gene. Inoculations of the original F1 population with several strains of E. amylovora differing in virulence led to the hypothesis that MAL0045 possesses other putative resistance factors e.g. masked QTLs that could not be mapped in the F1. Therefore, in the previous DFG project, we first proposed to clone and transfer the candidate gene into a susceptible cultivar to prove its function, and secondly perform genetic analyses and QTL mapping in F2 individuals to determine if homozygous resistance factors could be detected. We report here that our studies have led to the identification of two previously undetected significant QTLs on LG4 and LG15, and confirm that Mfu10 alone is not responsible for the resistance of MAL0045. Furthermore, we report the identification of two additional candidate genes, both serine/threonine kinase genes on the BAC sequence of 46H22 following Nanopore Minion resequencing and assembly into a single contig. Although transformation experiments with the first candidate gene has led to the generation of 10 transgenic lines overexpressing this candidate, we are yet to carryout functionality analyses on them due to their developmental stage. Moreover, overexpression experiments have already begun with the two additional candidate genes. It will therefore be impossible to prove the functionality of the three candidate genes within the timeframe of the current project, which runs until December 2022, hence it has become imperative to request for an extension by three years. In addition to the functionality of the candidate genes, the newly discovered QTLs will be verified by inoculation experiments with other E. amylovora strains, and these gene loci will be examined for neighboring candidate genes. This requires a high quality genome of MAL0045, which is an additional goal of the renewal phase. The aim is to elucidate the fire blight resistance of MAL0045 to all isolates and to use this knowledge to breed resistant apple cultivars.
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