Phänotypisierung von Raps- und anderen Brassica-Genotypen zur Identifizierung von Resistenzquellen gegenüber Sclerotinia sclerotiorum

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung praktikabler Screeningmethoden zur Bewertung der Resistenz von Rapssorten gegenüber S. sclerotiorum zur Identifizierung möglicher Resistenzquellen für die Winterrapszüchtung. Drei Methoden konnten entwickelt werden, die die Resistenzeigenschaften verschiedener Genotypen auf unterschiedlichen Ebenen erfassen. Neben Befallsbonituren in Feldversuchen, wurden ein Gewächshausscreening und ein Labortest durchgeführt. Dieser beruht auf der Reaktion des Pflanzengewebes auf den Pathogenitätsfaktor Oxalsäure. Mit diesen Methoden wurde das von den beteiligten Züchterhäusern zur Verfügung gestelltes Material phänotypisiert, welches eine möglichst große Differenzierung aufweisen sollte. Durch die Kombination dieser drei Methoden konnte gezeigt werden, dass das der Züchtung zur Verfügung stehende Material eine nicht ausreichende Differenzierung im Merkmal der Resistenz gegenüber Sklerotinia aufweist, um eine erfolgreiche Resistenzzüchtung zu betreiben. Dennoch konnte die Reproduzierbarkeit des Gewächshausscreenings und des Oxalsäuretests anhand von besser differenzierendem Material gezeigt werden. Bei diesem Material handelte es sich um wilde Brassica-Arten, welche unterschiedliche Resistenzreaktionen aufgezeigt haben. Während in dem vorhanden Sortenmaterial oder den verwendeten Resynthesen die Pathogenabwehr hauptsächlich auf einer Reduktion des Penetrationserfolgs zu beruhen scheint, weisen die wilden Brassica-Arten eine quantitative physiologische Resistenz auf, die die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Pilzes im pflanzlichen Gewebe reduziert. Durch diesen bis heute in der Züchtung ungenutzten Mechanismus könnte die Resistenz im Zuchtmaterial erhöht werden. Zusätzlich konnten in chinesischem Sortenmaterial Resistenzquellen identifiziert werden. In diesen Genotypen wird ebenfalls die Ausbreitung des Pathogens und nicht die Infektion selbst beeinflusst. Eine Nutzung dieser Resistenzquellen in Feldversuchen, war allerdings, aufgrund mangelnder Resynthesen der wilden Brassica-Arten bzw. mangelnder Winterhärte des chinesischen Materials, nicht möglich. Anhand zahlreicher Übereinstimmungen zwischen dem Feldversuch 2007/08, in dem noch kein von den beteiligten Züchtern bereitgestelltes Material verwendet wurde und den mehrortigen und mehrjährigen Sortenversuchen der UFOP (Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e.V.), konnte die Reproduzierbarkeit und Aussagekraft der Feldversuche demonstriert werden.Künstliche Infektionen der Wurzeln bei unterschiedlichen Temperaturen im Gewächshaus und der im Feld beobachtete Frühjahrsbefall deuten darauf hin, dass eine Infektion der Wurzel schon früh in der Vegetationsperiode stattfinden kann. U.U. spielen Wunden, wie sie durch Insekten aber auch Frost hervorgerufen werden können, hierbei eine entscheidende Rolle. Resistenzreaktionen der Genotypen traten hierbei nicht sehr deutlich auf.In weiterführenden Arbeiten wurde durch eine Transformation der Sommerrapssorte Drakkar versucht einen resistenten Standard für das Gewächshausscreening und den Oxalsäuretest herzustellen. Hierfür erfolgte eine Insertion von Genen für eine Oxalat-Oxidase und eine Oxalat-Decarboxylase. Trotz erfolgreicher Transformation und Expression der Konstrukte konnte in keiner der phänotypisierten Transformationsevents ein Einfluss auf den Phänotyp beobachtet werden. Neben der Reaktion des transgenen Materials in Gewächshausversuchen auf das Pathogen selbst, wurde die Reaktion auf Oxalsäure allein im Oxalsäuretest betrachtet. Da hier kein Einfluss der inserierten Gene auf den Phänotyp beobachtet werden konnte, kann von einer mangelnden oder fehlerhaften Transkription bzw. Aktivität der Enzyme oder einer zu geringen Enzymmenge im Gewebe ausgegangen werden. Insgesamt kann festgehalten werden, dass Screeningmethoden für die Züchtung entwickelt wurden mit denen mögliche Resistenzquellen identifiziert werden konnten. Der Züchtung stehen somit Möglichkeiten zur Verfügung die Resistenz von Raps gegenüber S. sclerotiorum zu verbessern.