Gerste. © Lucash. CC BY-SA 3.0. Wikimedia Commons.
Forscher haben zwei Gene identifiziert, mit deren Hilfe sich Gerste gegen Mehltau wehren kann und die der Züchtung krankheitsresistenter Gerstesorten dienen könnten.
Ein internationales Forscherteam um Patrick Schweizer vom Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung hat zwei Gene entdeckt, HvGsl6 und HvCslD2 genannt, über die Gerstenpflanzen Kallose und Zellulose in der Zellwand anreichern können. Beide Polysaccharide spielen eine wichtige Rolle bei der Abwehr des Mehltaupilzes. Sie verhindern, dass der Pilz durch die Zellwand in die Pflanzenzelle eindringt.
Laut den Forschern führt eine Blockade der Genfunktion zu einem verminderten Einbau von Kallose und Zellulose in die pflanzlichen Zellwände. In der Folge sind die betroffenen Gerstenpflanzen anfälliger für einen Befall durch Mehltau.
„Mehltaubefall stellt beim Anbau von Gerste weltweit ein Problem dar. Gegen die oftmals eingesetzten Fungizide werden zunehmend Resistenzen beobachtet. Könnten wir Gerstensorten mit einer dauerhaft erhöhten Resistenz gegen Mehltaubefall züchten, würde dies entscheidend dazu beitragen, Erträge zu steigern und eine höhere Qualität des Erntegutes zu erzielen“, betont Alan Little von der School of Agriculture, Food and Wine an der Universität Adelaide, Australien.
Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Mehltauappressoriums und einer Papille in der Zellwand einer Gerstenpflanze. © Twan Rutten/ IPK
Im Verlauf der evolutionären Auseinandersetzung zwischen Krankheitserregern und ihrem Wirt haben die Wirtspflanzen eine breite Palette an Abwehrstrategien gegen die Erreger entwickelt. Zu den frühen pflanzlichen Abwehrreaktionen gegen einen Befall mit Mehltau gehört die Bildung von sogenannten Papillen, also Zellwandverdickungen. Sie bilden einen Schutzwall, der verhindern soll, dass der Pilz durch die Zellwand eindringt. Die Gerste bedient sich hierbei vor allem der Kallose und Zellulose. Bisher waren die Gene, die für die Anreicherung der beiden Polysaccharide in die Zellwand verantwortlich sind, noch nicht bekannt.
“Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass die beiden neuentdeckten Gene HvGsl6 und HvCslD2 interessante Ansatzpunkte für die Verbesserung der Abwehr des Eindringens des Mehltaupilzes in die Pflanzenzellen bieten. Wir können sie nun zur Identifizierung molekularer Marker für die Züchtung von Gerstensorten mit verbesserter Mehltauresistenz nutzen.“ so Patrick Schweizer vom Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben.
Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung, 18. August 2016
Originalpublikationen:
Douchkov, D., Lueck, S., Hensel, G., Kumlehn, J., Rajaraman, J., Johrde, A., Doblin, M. S., Beahan, C. T., Kopischke, M., Fuchs, R., Lipka, V., Niks, R. E., Bulone, V., Chowdhury, J., Little, A., Burton, R. A., Bacic, A., Fincher, G. B. and Schweizer, P. (2016), The barley (Hordeum vulgare) cellulose synthase-like D2 gene (HvCslD2) mediates penetration resistance to host-adapted and nonhost isolates of the powdery mildew fungus. New Phytol. doi:10.1111/nph.14065
Chowdhury J., Schober M.S., Shirley N.J., Singh R.R., Jacobs A.K., Douchkov D., Schweizer P., Fincher G.B., Burton R.A. and Little A. (2016). Down-regulation of the glucan synthase-like 6 gene (HvGsl6) in barley leads to decreased callose accumulation and increased cell wall penetration by Blumeria graminis f. sp. hordei. New Phytol. doi: 10.1111/nph.14086