Forscher in Cornell haben ein neues Resistenzgen gegen Falschen Mehltau bei Weintrauben entdeckt und damit der Wein- und Traubenindustrie ein leistungsstarkes neues Instrument zur Bekämpfung dieser verheerenden Krankheit an die Hand gegeben.
„Von den bisher auf der Welt gefundenen Falschen Mehltau-Resistenzgenen ist dies eines der stärksten“, sagte Lance Cadle-Davidson, außerordentlicher Professor an der School of Integrative Plant Science am College of Agriculture and Life Sciences und einer Forschungsanlage Pathologe bei der Forschungseinheit für Traubengenetik des USDA in Genf. „Die Entdeckung könnte den Züchtern helfen, resistentere Rebsorten zu entwickeln.“
Der durch den Pilz Plasmopara viticola verursachte Falsche Mehltau (GDM) ist eine der schädlichsten Traubenkrankheiten im Osten der USA. Trauben sind sehr anfällig, nachdem die Reben ihre Blüte beendet haben, und Infektionen in der Spätsaison können dazu führen, dass die Reben ihre Blätter verlieren, genau dann, wenn die Beeren zu reifen versuchen. Dies beeinträchtigt die Reifung, die Winterhärte und schließlich den Ernteertrag.
Die Forschungsentdeckung wird in der Arbeit dargelegt, „Eine mehrstufige Haplotyp-Strategie zur Verbesserung der schrittweisen Assemblierung und Feinkartierung eines Krankheitsresistenz-Locus.“ die veröffentlicht in Pflanzenphysiologie.
Die Hauptautoren waren Cheng Zou, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Bioinformatik-Einrichtung von Cornell, Qi Sun, Co-Direktorin der Einrichtung, Surya Sapkota, eine ehemalige Postdoktorandin und jetzt Traubenzüchterin am USDA, und Cadle-Davidson.
Das Gen wurde in einer Rebenakzession namens Vitis x doaniana entdeckt, einer natürlich vorkommenden Hybride aus zwei wilden Weinreben, die jetzt im USDA-ARS-Traubenkeimplasma-Repository bei Cornell AgriTech aufbewahrt wird.
Cadle-Davidson bemerkte, dass die Akzession auf dem Feld resistent gegen Falschen Mehltau zu sein schien und wandte sich zur weiteren Untersuchung an die Bioinformatics Facility.
Mithilfe eines dreistufigen Prozesses, der im Rahmen von VitisGen2 entwickelt wurde, einem multidisziplinären Projekt, das darauf abzielt, den Zeit-, Arbeits- und Kostenaufwand für die Entwicklung der nächsten Traubengeneration zu verringern, konnte die Einrichtung das verantwortliche Gen in nur zwei Monaten finden.
Mithilfe einer genetischen Kartierung mit niedriger Auflösung in einer großen Zuchtpopulation grenzte das Team mögliche Genkandidaten auf einige hundert Gene ein. Anschließend grenzte die hochauflösende Kartierung der Rekombinanten die Genkandidaten weiter auf ein paar Dutzend ein. Schließlich wurde mithilfe der schrittweisen Assemblierung der Chromosomen des Vitis x doaniana-Elternteils und einer vergleichenden Analyse der resistenten und anfälligen Allele die genaue genetische Grundlage der Falschen Mehltau-Resistenz identifiziert.
„Eine der bahnbrechendsten Komponenten dieser Forschung ist die verwendete Strategie, denn sie könnte für Züchter von Spezialpflanzen auf der ganzen Welt von entscheidender Bedeutung sein“, sagte Sun. „Züchter könnten dieses Verfahren nutzen, um Gene in anderen heterozygoten Nutzpflanzen wie Äpfeln schnell und effizient zu identifizieren.“
Wenn es um die Entwicklung neuer Rebsorten geht, könnte das neu entdeckte Gen den Landwirten langfristig im Kampf gegen GDM helfen, da der Klimawandel im gesamten Nordosten zu einem Anstieg von GDM-Epidemien führt.
„Erzeuger verwenden üblicherweise Fungizide, um GDM zu bekämpfen, aber GDM kann schließlich eine Resistenz gegen Fungizide aufbauen“, sagte Bruce Reisch, Traubenzüchter und emeritierter Professor für Gartenbau an der CALS. „Die Entwicklung neuer Rebsorten für Landwirte mit einer Vielzahl starker Resistenzgene ist die ultimative Lösung.“
Ein typischer Vinifera-Weinberg im Nordosten kann bis zu 12 Sprühstöße mit Fungiziden gegen Falschen Mehltau, Echten Mehltau und andere Krankheiten erfordern.
„Wenn ein Erzeuger Trauben anbauen würde, die gegen diese Krankheiten resistent sind, könnte die Anzahl der Sprühungen in einem Weinberg möglicherweise auf ein bis zwei pro Jahr sinken“, sagte Reisch. „Mit den Werkzeugen, die wir jetzt haben, gibt es endlose Möglichkeiten, neue Trauben zu entwickeln, die sowohl Qualität als auch Krankheitsresistenz bieten.“
Mehr Informationen:
Cheng Zou et al., Eine mehrstufige Haplotyp-Strategie zur Verbesserung der phasenweisen Assemblierung und Feinkartierung eines Krankheitsresistenz-Locus, Pflanzenphysiologie (2023). DOI: 10.1093/plphys/kiad494