Kampf dem Weizenverzwergungsvirus
Erstmals Gen-Orte identifiziert, die den Krankheitserreger abwehren können
So sieht ein Blatt aus, wenn das Weizenverzwergungsvirus die Pflanze infiziert hat. (Bildquelle: © JKI)
Gegen das Weizenverzwergungsvirus sind heute nahezu alle Weizensorten mehr oder weniger wehrlos. Doch jetzt kommt Hoffnung auf: Mit einer genomweiten Assoziationsstudie haben Forscher:innen des Julius Kühn-Institutes (JKI) insgesamt 14 Genorte im Weizen identifiziert, die die Pflanze gegen das Virus „aufrüsten“ könnten.
Das Weizenverzwergungsvirus ist eine echte Plage: Seit Mitte des 20. Jahrhunderts breitet es sich in ganz Europa aus, befällt Weizen und andere Getreidearten und verursacht bei den infizierten Pflanzen Ertragsausfälle von 30 bis 100 Prozent. Erkennen kann man infizierte Pflanzen an den gestreiften Einfärbung der Blätter, einem Verlust an Blattgrün und einer reduzierten Zahl an Ähren. Trifft es junge Pflanzen, sterben sie gänzlich ab. Mit dem Klimawandel nehmen die Infektionszahlen deutlich zu: Denn das Virus wird durch eine Zikade – die Wandersandzirpe (Psammotettix alienus) – übertragen. Und diese Insekten vermehren sich bei steigenden Temperaturen prächtig.
Gibt es schon resistenten Weizen?
Das wollten die Forschenden des Julius Kühn-Institutes als Erstes wissen. Insgesamt 500 Weizenvarianten haben sie dafür getestet: normale Sorten, in Genbanken eingelagerte Akzessionen sowie zahlreiche Wildarten. Die Wildarten waren in Sachen Resistenz den modernen Sorten kaum überlegen und mehr als die Hälfte aller untersuchten Pflanzen starben nach einer Virusinfektion ab. Lediglich drei Sorten aus Ungarn und Russland zeigten deutliche Resistenzen: ca. 70 – 94 Prozent der Pflanzen bleiben von einer Infektion verschont.
Das Weizenverzwergungsvirus reduziert das Wachstum der Weizenpflanzen. Rechts ist eine Weizenpflanze ohne Befall zu sehen.
Bildquelle: © Anne-Kathrin Pfrieme/JKI
Welche Genombereiche sind für Widerstandsfähigkeit wichtig?
Die Forscher:innen wählten anschließend einen systematischen Ansatz. Sie wollten nun diejenigen Genombereiche identifizieren, die in den verschiedenen Weizenpflanzen zumindest eine Teilresistenz gegenüber dem Virus bewirken. Dazu führten sie eine sogenannte „genomweite Assoziationsstudie“ durch.
So identifizierten sie 14 Abschnitte in den Genomen, die mit reduzierten Ertragsverlusten durch das Virus in Verbindung stehen. Allgemein werden Genomabschnitte, die mit quantitativen Pflanzenmerkmalen wie Größe, Gewicht oder in diesem Fall Krankheitsresistenz in Verbindung gebracht werden können, als QTLs (engl. quantitative trait loci) bezeichnet.
Pflanzenzüchter hoffen
„Mit Hilfe genetischer Marker könnten diese QTL künftig in Eliteweizenlinien eingekreuzt werden, um so resistente Sorten zu erzeugen“, beschreibt Anne-Kathrin Pfrieme, Doktorandin am JKI, die Bedeutung ihrer Arbeit. Denn alternative Bekämpfungsverfahren stehen nicht zur Verfügung: Das Virus kann nicht direkt bekämpft werden und gegen die Zikade als Überträger des Virus gibt es keine zugelassenen Pflanzenschutzmittel in der EU.
Quelle:
Pfrieme, A-K. et al. (2022): Identification and Validation of Quantitative Trait Loci for Wheat Dwarf Virus Resistance in Wheat (Triticum spp.). In: Front. Plant Sci., (14. April 2022), doi: 10.3389/fpls.2022.828639.
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Titelbild: So sieht ein Blatt aus, wenn das Weizenverzwergungsvirus die Pflanze infiziert hat. (Bildquelle: © JKI)
