Forschungs- und Innovationsprojekt
GeFluTo: Nutzbarmachung von Resistenzquellen gegen Flugbrand

Sommergerstenähre mit Flugbrand

Abbildung 1: Flugbrand
auf Sommergerstenähre

GeFluTo: Nutzbarmachung von Resistenzquellen gegen Flugbrand zur Verbesserung der Immunität in Sommergerste für den ökologischen Landbau

Flugbrand erschwert die Erzeugung von ökologisch erzeugtem, qualitativ hochwertigem Saatgut. Auf ökologisch bewirtschafteten Flächen sind samenbürtige Krankheiten, vor allem der Flugbrand, schwierig zu bekämpfen, da die chemische Beizung im Ökologischen Landbau verboten ist. Der Züchtung von flugbrandresistenten Sorten kommt daher eine besondere Bedeutung zu, ihre Selektion ist jedoch sehr zeitaufwendig.

Herausforderung und Zielsetzung

Samenbürtige Krankheiten spielen seit Einführung der chemischen Beizung eine untergeordnete Rolle. Mit dem Anstieg der ökologisch bewirtschafteten Flächen nehmen diese, vor allem der Flugbrand (Ustilago nuda, siehe Abbildung 1), wieder an Bedeutung zu, da die chemische Beizung im Ökologischen Landbau untersagt ist. Vor allem in der Erzeugung von ökologisch, qualitativ hochwertigem Saatgut stellt der Flugbrand eine Herausforderung dar, da der Vermehrungsbestand bei mehr als drei Brandähren auf 150 m² aberkannt wird. Resistente Sorten sind daher von besonderer Bedeutung. Die Selektion auf flugbrandresistente Sorten ist jedoch auf Grund der Notwendigkeit von zwei Aufwüchsen sehr zeitaufwendig.
Ziel dieses Projektes ist es deshalb, verschiedene Resistenzquellen genetisch zu separieren, molekulare Marker zu entwickeln und diese für eine gezielte und frühzeitige Resistenzzüchtung nutzbar zu machen.

Methode

Hand, die Sommergerstenblüte künstlich mit Flugbrand infiziertZoombild vorhanden

Abbildung 2

Um dieses Ziel zu erreichen werden ausgewählte Donoren und deren Kreuzungsnachkommen mit molekularen Markern und SNP Chip getestet, sowie nach der künstlichen Infektion (siehe Abbildung 2) auf phänotypische Ausprägung von Brandähren untersucht. Des Weiteren soll eine qPCR (quantitative PCR) als Nachweisverfahren des komplizierten Infektionsverlaufs des Pilzes in der Pflanze etabliert werden, um den Resistenztyp besser einordnen und unterscheiden zu können. Zudem werden neue molekulare Marker entwickelt, welche eine frühzeitige und effiziente Selektion ermöglichen sollen. Am Ende werden drei Kreuzungen ausgewählt, daraus DH-Populationen erstellt und die spaltenden DH-Populationen mit molekularen Markern untersucht. Anschließend wird eine Kopplungskarte erstellt, eine genomweite Assoziationsstudie durchgeführt und die Nachkommenschaft der Kreuzungen auf Flugbrandtoleranz bonitiert und bewertet.

Dabei werden folgende wissenschaftlichen und technischen Arbeitsziele angestrebt:

  • Erhaltung und Nutzung von Biodiversität in Form eines Genotypenspektrums mit weiter genetischer Spannbreite
  • Züchterische Weiterentwicklung von Getreide für die Bedingungen des ökologischen Landbaus
  • Nachhaltige Erzeugung und Bereitstellung ökologisch erzeugter Sommergerste
  • Umweltschonende Ressourcennutzung durch die Vermeidung von chemischem Pflanzenschutz
  • Entwicklung von Züchtungszielen und -konzepten für den ökologischen Landbau
  • Optimierung der Züchtungsstrategien mit molekularen Markern
  • Verbesserung der Eigenschaften ökologisch erzeugter Braugerste insbesondere im Hinblick auf Krankheitsresistenz, Unkrautunterdrückung, Stresstoleranz und Malzqualität
  • Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der heimischen Pflanzenzüchtung durch die Bereitstellung effizienter Züchtungsverfahren
  • Verbesserung der Qualität ökologisch erzeugter Produkte

Aktueller Stand

Die Versuche konnten im ersten Jahr planmäßig durchgeführt werden. Derzeit wird die qPCR mit infizierten Embryonen etabliert, die F1 der Kreuzungen im Gewächshaus vermehrt und die Infektion mittels Injektionsspritze während der Blüte optimiert.
Projektinformation
Projektleitung: Dr. Markus Herz, Züchtungsforschung Winter- und Sommergerste/IPZ 2b
Projektbearbeitung: Magdalena Merold, Züchtungsforschung Winter- und Sommergerste/IPZ 2b
Genehmigte Laufzeit: 01.04.2017 – 31.03.2020
Finanzierung: BÖLN- Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft
Förderkennzeichen: 2815OE063