Identification of seedling resistance against leaf rust using innovative phenotyping methods
Puccinia triticina, as the causal agent of leaf rust, is one of the most important fungal diseases of wheat. Effective resistance can prevent yield losses and reduced quality. More than 80 leaf rust resistance (Lr genes) genes are known, most of which are vertical resistance genes vulnerable to breakdown by virulent races of leaf rust. Therefore, breeding activities are focused on quantitative resistance genes, e.g., Lr34 and Lr46. In an F2 population derived from the partially resistant cultivar Pavon F76, carrying Lr46 at the adult plant stage, and the susceptible spring wheat variety Thatcher, seedling resistance QTLs could be detected, independent of the expected chromosomal regions for already known Lr genes. Using innovative phenotyping methods, e.g., microscopic evaluation and counting of uredospore pustules, three QTLs were detected on chromosomes 2B, 4D and 7D. These resistance QTLs explained more than 11% of the phenotypic variance. KASP markers can be derived from markers within the QTL peaks and are available for marker-assisted selection. The study proves again that Mendelian rules do not only describe the inheritance of phenotype. They also apply to the inheritance of the marker alleles and are therefore essential for marker selection and marker-assisted breeding.
Puccinia triticina als Auslöser des Braunrosts, ist eines der wichtigsten pilzlichen Pathogene des Weizens. Effektive Resistenzen können vor Ertragsverlusten und verringerter Qualität schützen. Mehr als 80 Braunrostresistenzgene (Lr-Gene) sind bekannt, die meisten sind vertikale Resistenzgene und sind infolge des Auftretens virulenter Braunrostrassen gefährdet, ihre Wirksamkeit zu verlieren. Daher fokussieren sich Züchtungsaktivitäten auf quantitative Resistenzgene wie z. B. Lr34 und Lr46. In einer F2 Population, die aus dem resistenten Elter Pavon F76, der Lr46 im Adultpflanzenstadium ausprägt, und der anfälligen Linie Thatcher entstanden ist, wurden bereits im Keimpflanzenstadium wirksame Resistenz-QTLs in Regionen, in denen keine bekannten Resistenzgene zu erwarten sind, nachgewiesen. Mit Hilfe innovativer Phänotypisierungsmethoden, z. B. mikroskopischen Beobachtungen und der Zählung der Uredosporen, konnten drei QTL auf den Chromosomen 2B, 4D und 7D nachgewiesen werden. Diese Resistenz-QTL erklären mehr als 11 % der phänotypischen Varianz. Von Markern innerhalb der QTL können nun KASP Marker abgeleitet werden, die für eine markergestützte Züchtung geeignet sind. Die Ergebnisse der Studie zeigen erneut, dass die Mendelschen Gesetze nicht nur auf phänotypische Merkmale anwendbar sind. Sie gelten ebenso für die Vererbung der unterschiedlichen Allele, die durch Marker nachweisbar sind und sind somit essentiell für die Markerselektion und die markergestützte Züchtung.
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