Hochauflösende Kartierung der Virusresistenzgene rym11 und Ryd3 der Gerste ( Hordeum vulgare L.)

Die durch Barley Yellow Mosaic Virus (BaYMV) und Barley Mild Mosaic Virus (BaMMV) verursachte Gelbmosaikvirose der Gerste und die durch das Barley Yellow Dwarf Virus (BYDV) sowie das Cereal Yellow Dwarf Virus (CYDV) verursachte virose Gelbverzwergung konnen bei anfalligen Gerstensorten zu erheblichen Ertragsverlusten fuhren. Dabei sind fur beide Krankheiten chemische Bekampfungsmasnahmen weder okonomisch noch okologisch sinnvoll, so dass der Anbau toleranter/resistenter Sorten das wirksamste Mittel darstellt, um Ertragsverluste zu vermeiden. Hierfur stehen der Gerstenzuchtung gegenuber beiden Krankheitserregern verschiedene Resistenzgene zur Verfugung, wobei Ryd3 75% der phanotypischen Varianz der Toleranz gegenuber BYDV-PAV und BYDV-MAV erklart, wahrend rym11 gegen alle europaischen Erreger der Gelbmosaikvirose Resistenz verleiht. Um sowohl die Struktur der beiden Gene und ihren Resistenzmechanismus aufzuklaren, als auch in Zukunft ein zielgerichteteres Einbringen der Resistenzgene in Elitematerial zu gewahrleisten, war es Ziel dieser Arbeit die Grundlagen fur die Isolierung dieser Gene zu schaffen. Da keine Informationen uber das Genprodukt selbst vorlagen, wurde hierfur die Strategie der kartengestutzten Genisolierung gewahlt. Dabei mussten beide Gene aufgrund ihrer unmittelbaren Nahe zum centromerischen Bereich von Chromosom 4H bzw. 6H moglichst hochauflosend kartiert werden. Fur Ryd3 wurden 3.210 F2 Pflanzen einer Kreuzung des anfalligen Elters `L94 QTL3´ mit dem resistenten Elter `L94´ mit den co-dominanten flankierenden Markern GMS006 und GBM1063 analysiert. Von 31 getesteten offentlichen Markern kartierten 10 Marker in dem 7,31 cM grosen Intervall von GMS006 – GBM1063 und sieben Marker co-segregierten mit Ryd3 . Fur das auf 2,44 cM eingekurzte Markerintervall GBS0655 - WBE201 zeigten 121 RILs ein Rekombinationsereignis und die phanotypische Analyse der Toleranz (t) versus Anfalligkeit (s) gegenuber BYDV ergab die erwartete 1t:1s Aufspaltung (58r : 63s; Chi² (1t:1s) = 0,207) eines Hauptgenes. Ein Sequenzabgleich mit dem Reisgenom identifizierte auf Reischromosom Os02 eine syntane Region von 19 Mb, und weitere Marker wurden unter Nutzung einer weitgehenden Makrokollinearitat zu Reis, Brachypodium und Sorghum aus offentlichen EST Sequenzen und Sequenzen aus dem Genome Zipper entwickelt. Von 15 informativen Gersten Unigenes co-segregierten U35_02578_540-712 und U35_16315_345-563 mit Ryd3 . Ein weiterer co-segregierender Marker konnte mit dem DArT Marker bPb-3722 mittels Bulked Segregant Analysis (BSA) identifiziert werden. Eine diagnostische Testung der identifizierten Marker auf 33 Genotypen, bestehend aus Ryd2 und Ryd3 Donoren sowie anfalligen Linien zeigte, dass kein einzelner Marker in der Lage ist, zwischen Ryd2 und Ryd3 Donoren zu unterscheiden, dies aber mit einer Kombination der Marker GBMS0107 und GBMS0135 moglich ist. Fur rym11 wurden 5.102 F2 Pflanzen einer Kreuzung der anfalligen Sorte `Naturel´ mit dem resistenten Elter `W757/112´ bzw. `W757/612´ mit den co-dominanten flankierenden Markern HVM03 und HVM68 analysiert. Von 82 getesteten offentlichen Markern kartierten 18 Marker in dem 10,72 cM grosen Intervall von HVM03 und HVM68. Fur das auf 1,87 cM eingekurzte Markerintervall GBS0887 - GBS0506 zeigten 100 RILs ein Rekombinationsereignis und die phanotypische Analyse der Resistenz (r) versus Anfalligkeit (s) gegen BaMMV ergab die erwartete 1r:1s Aufspaltung (52r : 48s; Chi² (1t:1s) = 0,163). Eine hochkonservierte Kollinearitat mit Reischromosom Os03 konnte fur eine Syntanie basierte Markerabsattigung genutzt und nach Verankerung der genetischen Karte von rym11 mit demn Genome Zipper automatisiert werden. Neben der Markerentwicklung aus 17 informativen Unigenes wurden aus Sequenzinformationen aus dem Genome Zipper 70 sequencetaggedsite (STS) Marker entwickelt und die Marker U32_3699A und sel.1167 kartiert. In einem letzten Schritt der Markerabsattigung wurden aus acht informativen Contigs der Gerstensorte `Morex´ Marker abgeleitet, und die Marker C_1030750_B und C_1012894_B grenzten das gentragende Interval auf 0,074 cM ein, wahrend C_205243_B und C_205243_E1f&4730r mit rym11 co-segregierten. Der Polymorphismus des Markers C_205243_E1f&4730r beruht auf einer 1.375 bp grosen Deletion, die bei den resistenten Eltern `W757-112´ und `W757-612´ zu einem Funtionsverlust des Gerstengens HvPDIL5-1 fuhrt, damit eine erfolgreiche Infektion mit BaYMV und BaMMV ausschliest und somit Resistenz vermittelt.