Pyramidisierung von QTL im Hinblick auf eine Verbesserung der Barley yellow dwarf virus Toleranz der Gerste und genetische Analyse der Toleranz gegenüber Wheat dwarf virus
Das blattlausübertragene Barley yellow dwarf virus (BYDV) und das zikadenübertragene Wheat dwarf virus (WDV) gehören zu den wirtschaftlich wichtigsten Pathogenen im Gerstenanbau, deren Bedeutung infolge der globalen Erwärmung zukünftig weiter steigen wird. Ziel der Arbeit war es einerseits, durch die markergestützte Kombination (Pyramidisierung) der in der Gerste gegen BYDV bekannten Toleranzallele Ryd2, Ryd3 und dem QTL auf Chromosom 2HL der Sorte 'Post' Erkenntnisse über die additive Wirkung dieser Loci zu gewinnen und andererseits die in der Sorte 'Post' nachgewiesene WDV-Toleranz genetisch zu analysieren. Für die Pyramidisierung der Toleranzallele gegen BYDV wurden DH-Linien aus einer Winter- und einer Sommergerstenkreuzung (ohne QTL 2H) erstellt. Diese wurden mit den für die entsprechenden Loci bekannten molekularen Markern genotypisiert und hinsichtlich ihres Toleranzverhaltens (Wuchs- und Ertragsparameter, Viruskonzentration) nach Inokulation mit BYDV-PAV in zweijährigen Feldversuchen an vier Standorten charakterisiert. In beiden Populationen führte die Kombination von Ryd2 und Ryd3 zu einer signifikanten Verringerung des Virusgehaltes (Virusextinktion, DAS-ELISA) und einer deutlich verringerten Infektionsrate gegenüber den genotypisch anfälligen Linien (ryd2/ryd3) und solchen mit den entsprechenden einzelnen positiven Allelen und damit zu einer quantitativen Resistenz gegenüber BYDV. Darüber hinaus konnte in DH-Linien der Sommergerstenkreuzung für die Kombination aus Ryd2 und Ryd3 eine höhere Leistung bei den Ertragsparametern wie dem relativen Kornertrag pro Pflanze, gegenüber den anderen Genotypen nachgewiesen werden. Der QTL auf Chromosom 2H hatte allgemein nur eine geringe Toleranzwirkung. Zur Aufklärung der WDV-Toleranz der Sorte 'Post' wurden zwei DH-Populationen der Kreuzung 'Post' (tolerant) x 'Vixen' (anfällig) zur Phänotypisierung im Feldversuch mit Hilfe von virustragenden Zikaden (Psammotettix alienus) inokuliert und ihre Toleranz durch Wuchs- und Ertragsmerkmale ermittelt. In QTL-Analysen mit den entsprechenden genetischen Kopplungskarten wurden QTL auf den Chromosomen 1H, 2H, 3H und 4H detektiert. Der QTL auf Chromosom 4H ist dabei in beiden Populationen übereinstimmend für die Symptomausprägung und die relative Halmlänge im Bereich des SSR-Markers HVM3 zu finden und erklärt bis zu 32 % der phänotypischen Varianz für diese Merkmale.
Barley yellow dwarf virus (BYDV) and Wheat dwarf virus (WDV) are economically important pathogens of barley which may become even more important due to global warming. In barley several loci conferring tolerance to BYDV are known, e. g. Ryd2, Ryd3 and a QTL (quantitative trait locus) on chromosome 2H. One aim of the present study was to get information whether the level of tolerance against BYDV in barley can be improved by combining these loci. Another objective was to analyse the tolerance of the cultivar 'Post' to WDV. For combining the above mentioned tolerance loci against BYDV a winter and a spring barley population of doubled haploid (DH) lines was genotyped by molecular markers for the presence of the susceptibility or the resistance encoding allele at respective loci (Ryd2, Ryd3, QTL on chromosome 2H) and were tested for their level of BYDV-tolerance after inoculation with viruliferous (BYDV-PAV) aphids in two-years field trials at four locations. In DH-lines carrying the combination Ryd2 and Ryd3 a significant reduction of the virus titre and a much lower infection rate were detected compared to lines carrying only one or none of these genes. Furthermore, spring barley DH-lines with this allele combination also showed a significantly higher relative grain yield compared to lines carrying only Ryd2 or Ryd3. Overall these results show that the combination of Ryd2 and Ryd3 leads to quantitative resistance against BYDV-PAV. For analysis of the tolerance to WDV detected in the cultivar 'Post' two DH-line populations of the cross 'Post' (tolerant) x 'Vixen' (susceptible) were phenotyped in field trails after inoculation with WDV carrying leafhoppers (Psammotettix alienus). QTL were detected on chromosome 1H, 2H, 3H and 4H. The most important one is the QTL for symptom score and relative plant height on chromosome 4H, which was detected at the position of the SSR-marker HVM3 in both populations and explained up to 32 % of the phenotypic variance.
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