Virulenzstruktur und -dynamik des Roggenbraunrostes (Puccinia recondita f.s sp. secalis) in der Bundesrepublik Deutschland

Abstract

Braunrost ist bundesweit die häufigste Blattkrankheit des Roggens und tritt in allen Anbaugebieten regelmäßig auf. Neben dem Fungizideinsatz ist die Resistenzzüchtung die wirksamste Bekämpfungsmethode. In den Jahren 2000 bis 2002 wurden insgesamt 1277 Einpustelisolate (EPI) hergestellt und mit Hilfe eines 23 Linien umfassenden Differentialsortimentes hinsichtlich ihrer Virulenzstruktur analysiert. Neun der Linien wiesen in den drei Versuchsjahren Virulenzfrequenzen von über 50% auf und besitzen somit nur noch eine geringe Resistenzwirkung. Mit Virulenzfrequenzen von 2-18% verfügen 12 Linien noch über eine gute bis sehr gute Schutzwirkung. Für alle geprüften Linien konnten in Deutschland korrespondierende Virulenzen gefunden werden. Der prozentuale Anteil hochvirulenter Isolate stieg innerhalb der drei Jahre von 4% auf 15% an. In allen drei Versuchsjahren konnte eine hohe Diversität innerhalb Deutschlands festgestellt werden, die sich auf regionaler Ebene bestätigte. Untersuchungen zur Erfassung von Virulenzverschiebungen in Abhängigkeit von der Vegetationsperiode zeigten einen starken Anstieg der Virulenzfrequenz für die Mehrzahl der Differentiallinien sowie eine Zunahme hoch virulenter Isolate am Ende der Vegetationsperiode. Molekulargenetische Analysen ermöglichten die chromosomale Lokalisation der Resistenzgene der Linien H54/9 und S4084 auf Chromosom 1RS sowie der Linien H26 und 94107 auf Chromosom 4R. Bedingt durch die hohe Diversität und Komplexität der Braunrostisolate sowie dem Vorhandensein korrespondierender Virulenzen für alle geprüften Differentiallinien wird durch die alleinige Nutzung der getesteten rassenspezifischen Resistenzen keine dauerhafte Schutzwirkung zu erwarten sein. Alternativ dazu kann die züchterische Nutzung neuer, wirksamer rassenspezifischer Resistenzen und deren Kombination mit quantitativen Resistenzen zu dauerhaft resistenten Roggensorten führen.

Leaf rust is one of the most important airborne pathogens of rye and appears regularly in all winter rye growing areas. Apart from the application of fungicides, breeding for resistance is the most effective method against leaf rust. During the period 2000-2002 altogether 1277 single-pustule-isolates (SPI) were collected to estimate the virulence structure of leaf rust by testing their reactions on a differential set consisting of 23 inbred lines. During the years of investigation, nine of these lines exhibited virulence frequencies over 50%, suggesting low resistance. With frequencies from 1 to 18% 12 lines still showed high resistance. Corresponding virulences could be found for all tested differential lines in Germany. The percentages of high virulent isolates rose from 4 to 15% during three years. A high diversity could be observed in all regions of Germany every year. Experiments regarding shifting of virulence depending on the period showed an increase of virulence frequencies for most differentials and an occurence of high virulent isolates at the end of the period. Genetic analysis led to the identification of four resistance genes. The genes of the lines H54/9 and S4084 could be localized on chromosome 1RS, the genes of the lines H26 and 94107 on chromosome 4R. Due to the high diversity and complexity of the isolates and the presence of corresponding virulences for all tested lines, the use of these race-specific resistances would probably show no durable effect against leaf rust. An alternative could be the use of new effective race-specific resistance and their combination with quantitative resistance which might lead to durable resistant rye cultivars.