Zytologische und molekulare Studien zum Resistenzlocus $\textit{Rpv12}$ gegen den Falschen Mehltau der Rebe ($\textit{Plasmopara viticola}$)
Creators: name: Müllner, Sophia
Publisher: name: Julius Kühn-Institut - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (Federal Research Centre for Cultivated Plants)
Year: 2022
Subjects: Vitis vinifera
Plasmopara viticola
Weinrebe
Falscher Mehltau
Resistenz
Rpv12

description: Plasmopara viticola, das Phytopathogen welches den Falschen Mehltau der Rebe verursacht, kann zu erheblichen Ernteverlusten im Weinbau führen, weshalb zur Vorbeugung eines Befalls große Mengen von Spritzmitteln ausgebracht werden müssen. Um diese Umwelt- und Finanzbelastung zu reduzieren, ist die Identifikation von Resistenz-vermittelnden genomischen Sequenzen essenziell, um die gezielte Züchtung widerstandsfähiger Rebsorten zu verbessern. Bis heute konnten über zwanzig solcher Resistenzloci allein für P. viticola identifiziert werden, ihre detaillierte Funktion und das assoziierte Resistenz-vermittelnde Gen wurden bis heute aber nur selten aufgeklärt. Im Rahmen der durchgeführten Arbeiten konnte die mikroskopische Darstellung der Infektion von P. viticola in Rpv12-tragenden Genotypen detailliert dokumentiert werden. Hierfür wurden die Genotypen `Afus Ali´ und `Italia´ als anfällige Referenzsorten verwendet, `Kunbarat´ (Rpv12, Rcg1) und `Kunleany´ (Rpv12) als ursprüngliche Rückkreuzungen der Rpv12-tragenden Vitis amurensis, wurden im Vergleich zu Genotypen die im Rpv12-Locus homozygot sind, analysiert. Ergänzend wurden die Genotypen 65-153-18 (Rpv12, Rcg1), 2004-043-0021 (Rpv1/Run1, Rpv3.1, Ren3, Ren9) und 2014-099-0003 (Rpv12, Rcg1, Ren3, Ren9) mitgeführt. Die Verwandtschaft der Genotypen wurde mittels SSR-Marker-Analyse überprüft. Dabei zeigte sich, dass `Kunbarat´, der bisher als Kreuzungsprodukt aus `Italia´ und 28/19 geführt wurde, eigentlich ein Kreuzungsprodukt aus `Afus Ali´ und 28/19 ist und somit Vollgeschwister mit `Kunleany´ ist. Auch konnte eine Fehlannahme in der Nachkommenschaft von `Kunbarat´ geklärt werden. `Petra´ ist Nachkomme von `Savagnin blanc´ und nicht `Pinot Noir´. Mittels unterschiedlicher Färbemethoden für die Mikroskopie konnte nachgewiesen werden, dass es sich bei der Rpv12-vermittelnden Resistenz um eine Post-Penetrations-Resistenz handelt. Diese basiert vor allem auf einer schnellen hypersensitiven Reaktion unter Freisetzung von H2O2. Dies zeigt sich durch eine übermäßige Ausprägung von Haustorien von P. viticola in resistenten Genotypen aber auch durch eine nahezu vollständige Inhibierung des Myzelwachstums bei Genotypen, die im Rpv12-Locus homozygot sind. Eine Kallose- oder anderweitige Zellwandverstärkung auf mikroskopischer Ebene konnte nicht dokumentiert werden. Es konnte jedoch eine Verstärkung der Resistenz durch Homozygotie im Rpv12-Locus beobachtet werden. Auch ließ sich ein additiver Effekt bei den homozygoten Genotypen Hozy01 (Rpv12 homozygot), Hozy10 (Rpv3.1 und Rpv12 homozygot) nachweisen. Durch eine Kooperation mit dem Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation konnten verschiedene CAPS-Marker auf über zweihundert Rpv12-tragenden Genotypen getestet werden, wovon einer als potenziell Resistenz-assoziiert bewertet werden kann. Im Rahmen einer weiteren Kooperation mit dem Centrum für Biotechnologie (CeBiTec) der Universität Bielefeld und dem Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung, Genomzentrum Köln der Max-Planck-Gesellschaft, wurde unter Nutzung von Trio Binning ein nach Haplotypen differenziertes de novo-Assembly des Genotyps 2014-099-0003 (Rpv12, Rcg1, Ren3, Ren9) durchgeführt. Dadurch konnte der Rpv12-Locus, der durch Venuti et al. (2013) identifiziert wurde, zwischen den SSR-Markern UDV-350 und UDV-370 um etwa 366 kb reduziert werden. Die Anzahl potenzieller Resistenzgene auf Basis von NLR-Motiven wurde dadurch von zwölf (PN40024) auf vier reduziert. Durch RNA-Seq eines nicht-inokulierten Blattes gelang es auf zwei der vier Kandidatengene je zwei Transkripte mit getrennter Teilfunktion der NLRs zu identifizieren, was zur Hypothese des differenziellen Splicings führte. Auf Grundlage der nun zur Verfügung stehenden Sequenzen wurden neue SSR-Marker zur Identifikation des Rpv12-Locus entwickelt. Einen zusätzlichen Aspekt dieser Arbeit stellte die Entdeckung eines neuen möglichen Resistenzlocus-Trägers dar. Eine Kreuzung aus V. riparia und V. rupestris zeigte sich äußerst widerstandsfähig gegenüber P. viticola. Erste mikroskopische und molekularbiologische Studien zum Ausschluss möglicher bekannter Resistenzloci wurden durchgeführt und im Abgleich mit den entsprechenden Locus-assoziierten Referenzsorten keine Übereinstimmungen gefunden.