Forscher haben die Stammrostresistenz in der wilden Getreidepflanze Aegilops sharonensis identifiziert und das Resistenzgen erfolgreich in Brotweizen übertragen.
Stengelrost ist eine bedeutende Krankheit bei Weizenkulturen auf der ganzen Welt, und es wird erwartet, dass Ausbrüche in zukünftigen Szenarien des Klimawandels häufiger auftreten werden.
Das Wiederauftreten der Krankheit in den letzten Jahrzehnten verdeutlicht die Bedeutung der Entwicklung neuer Weizensorten mit einer breiten Resistenz gegen den Stammrost, sagt KAUST-Forscherin Brande Wulff.
Ein internationales Forscherteam, darunter Wulff und Hauptautor Guotai Yu, hat kürzlich ein Stammrost-Resistenzgen in Aegilops sharonensis identifiziert und auf Weichweizen übertragen. Die neuen transgenen Weizenlinien weisen eine hohe Resistenz gegen den Stängelrost-Erreger auf.
Bisher wurden 58 Resistenzgene gegen Stammrost in Weizen identifiziert, wobei fast die Hälfte davon aus wilden und domestizierten Weizen- und anderen Getreidearten eingeführt wurde. Ä. Sharonensis ist ein wilder Verwandter des Weizens, der in Israel und im Südlibanon vorkommt. Die Art besitzt viele Merkmale von landwirtschaftlicher Bedeutung, einschließlich der Resistenz gegen wichtige Weizenkrankheiten wie Rost, aber ihr genetisches Potenzial bleibt weitgehend ungenutzt.
„Fortschritte in der Genomik und Bioinformatik fördern ein exponentielles Wachstum bei der Entdeckung und dem Klonen von Krankheitsresistenzgenen in Weizen und seinen wilden Verwandten“, sagt Yu. „Dies bietet aufregende Möglichkeiten, Weizen mit breitem Spektrum und dauerhafter Krankheitsresistenz zu konstruieren.“
„Die wichtigsten Fortschritte, die uns diese Arbeit ermöglicht haben, sind ein starker Rückgang der Kosten für die Erfassung von DNA-Sequenzen und Verbesserungen bei der Datenspeicherung, Computerleistung und Bioinformatik“, fügt Wulff hinzu.
Wichtig ist, dass das Team ein „Referenzgenom“ veröffentlicht hat, das die laufenden Bemühungen zur Klonierung anderer Resistenzgene unterstützen wird.
„Das bedeutet, dass der größte Teil des Genoms zu zusammenhängenden DNA-Strängen zusammengesetzt wurde, die wiederum entsprechend ihrer physikalischen Orientierung im Genom geordnet wurden“, erklärt Wulff.
Diese Genomanordnung wird in zukünftigen Studien nützlich sein, die darauf abzielen, Gene von Ae zu klonen. Sharonensis, Verständnis der Evolution von Wildgräsern und der Domestizierung von Weizen.
Bisher wurden etwa 80 Gene in Weizen kloniert, davon etwa 40 Krankheitsresistenzgene und davon 30 Resistenzen gegen den Rost (Weizenstengelrost, Streifenrost und Blattrost).
Wulff sagt, dass jetzt das Rohmaterial verfügbar ist, um einige beeindruckende Stapel zu konstruieren, die mehrere Resistenzgene für jedes Rostgen enthalten.
„Solche Polygenstapel wären für den Erreger sehr schwer zu überwinden, wodurch Weizen möglicherweise zu einem Nichtwirt für diese verheerenden Krankheiten wird“, prognostiziert Wulff.
„Wenn ich jetzt ein Weizenrost wäre, würde ich in meiner Spore zittern.“
Die Forschung erscheint in Naturkommunikation.
Guotai Yu et al., Aegilops sharonensis genomunterstützte Identifizierung des Stammrostresistenzgens Sr62, Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29132-8