Genetic and molecular characterisation of resistance factors and candidate genes for scab resistance in apple (Malus x domestica Borkh.)

Abstract

Der Apfelschorf (Venturia inaequalis) ist der wirtschaftlich wichtigste pilzliche Schaderreger im Apfelanbau. Vor dem Hintergrund des gegenwärtig im konventionellen Erwerbsobstbau praktizierten hohen Pflanzenschutzmitteleinsatzes ist dauerhafte Schorfresistenz eines der Hauptzuchtziele in der Apfelsortenzüchtung. Züchterische Ansätze haben sich in den letzten etwa 60 Jahren schwerpunktmäßig auf das Vf-Resistenzgen aus Malus floribunda 821 konzentriert, welches jedoch inzwischen durch neu aufgetretene Erregerrassen durchbrochen wurde. Vor diesem Hintergrund ist eine Erweiterung der genetischen Basis der Resistenz eine wichtige Grundlage für zukünftige Resistenz-züchtungsstrategien. Als eine besonders wertvolle Resistenz wird in diesem Zusammenhang die Resistenz aus dem sogenannten ’Russischen Sämling’ R12740-7A gesehen. Die genetische Charakterisierung der Resistenz erfolgte in Kreuzungsnachkommenschaften, die auf die hochgradig schorfresistente Apfelsorte ’Regia’, einem Abkömmling des ’Russischen Sämlings’, zurückgehen. Der nach Bulked-Segregant-Analyse auf der Basis von drei verschiedenen Apfelnachkommenschaften identifizierte RAPD-Marker AD13 mit einer Rekombinationsfrequenz zum Zielgen von etwa 10 cM wurde in einen codominanten SCAR-Marker umgewandelt. Die weitere genetische Untersuchung und SSR-markergestützte Kartierungen zeigten, daß es sich bei dem kartierten Resistenzgen um ein neues Resistenzgen (genannt Vr1) handelt. Das Vr1-Gen wurde im oberen Bereich der Malus-Kopplungsgruppe LG 2 kartiert. Aufgrund seiner Eigenschaft als "multi-allelischer" Marker erwies sich der AD13-SCAR als dafür geeignet, Sorten und verschiedene Akzessionen von Malus - Arten zu differenzieren und mögliche verwandschaftliche Beziehungen zu analysieren. Der zweite Teil dieser Dissertation umfasst die molekulare und genetische Charakterisierung von Schorfresistenz-Kandidatengenen unter Verwendung der bei der Isolierung des Vf-Locus vor einigen Jahren publizierten Sequenzinformationen über die beteiligten HcrVf-Gene, die zur Resistenzgenklasse der "receptor-like proteins" (RLP) gehören. Ausgehend von den publizierten Sequenzen der klonierten HcrVf-Gene wurden mittels einer 2-stufigen PCR-basierten Klonierungsstrategie weitere HcrVf-Kandidaten in verschiedenen Malus-Genotypen identifiziert, partiell kloniert und im Fall von zwei ausgewählten Kandidatengenen auch auf ihre Expression überprüft. Den Abschluß der Untersuchung bildete die Kartierung der zwei speziellen Kandidatengene und der Vergleich ihrer Kartenpositionen mit dem bekannten Vf-Locus.