PRESSEINFORMATION

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Gatersleben/Quedlinburg, 27. Januar 2014
Suche nach der Stecknadel im Heuhaufen erfolgreich – Gen für
Virusresistenz in Gerste isoliert
Gerste (Hordeum vulgare L.) ist weltweit eine der bedeutendsten Kulturarten.
Insbesondere in Europa und Asien verursachen jedoch die Viren des
Gelbmosaikviruskomplexes (Bymoviren) erhebliche Ertragsverluste von bis zu 50%,
die aufgrund der Übertragung der Viren durch einen bodenbürtigen Pilz mit
Pflanzenschutzmitteln nicht verhindert werden können.
Forschern um Nils Stein (Leibniz-Institut für
Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung, IPK) und Frank Ordon (Julius
Kühn-Institut, JKI) ist es nun gelungen aus
den ca. 5,1 Mrd. Basenpaaren des
Gerstegenoms, welches damit deutlich
größer ist als das Genom des Menschen (3
Mrd. Basenpaare), ein einzelnes Gen zu
isolieren, welches für die Resistenz gegen
diese Viren verantwortlich ist.
Gefördert durch das Bundesministerium für
Bildung und Forschung (BMBF), gelang es
den beteiligten Forschergruppen zu zeigen,
dass
natürlich
auftretende
Defekte
(Deletionen, Basenaustausche) des auf
dem vierten Gerste-Chromosom (Gerste
besitzt sieben Chromosomen) lokalisierten
Gens HvPDIL5-1, welches für eine Protein
Disulfid Isomerase kodiert, für die Gelbmosaikvirusresistente (Mitte) und anfällige Gerste
Resistenz der Gerste gegenüber Barley (rechts/links) auf einem BaMMV/BaYMV-Befallsstandort
Ende des Winters. (Quelle: Antje Habekuß|
yellow mosaic virus (BaYMV) und Barley gegen
www.jki.bund.de)
mild mosaic virus (BaMMV) verantwortlich
sind. Protein Disulfid Isomerasen sind für die korrekte Faltung von Eiweißen verantwortlich
und hoch konserviert im Pflanzen- und Tierreich. Möglicherweise stellen sie daher
universelle Anfälligkeitsfaktoren für Virusinfektionen in unterschiedlichen Organismen dar –
ihr Funktionsverlust bewirkt Resistenz, weil virale Eiweiße nicht mehr korrekt gefaltet,
stabilisiert oder transportiert werden und das Virus seinen Entwicklungszyklus so nicht mehr
vollenden kann.
Mit der Isolierung dieses Gens konnte somit ein neuer Resistenzmechanismus gegen
pflanzenpathogene Viren identifiziert werden, der zukünftig eine zielgerichtete Züchtung auf
Resistenz gegen Bymoviren in Gerste, aber u.U. auch anderen Pflanze-VirusPathosystemen ermöglicht.
Einzelheiten zur Isolation dieses Gens wurden diese Woche in den Proceedings of the
National Academy of Sciences (PNAS), USA, veröffentlicht.
Hinweise für Journalisten:
Die Gelbmosaikvirose der Gerste und ihre Bedeutung in Deutschland
Gerste ist mit insgesamt ca. 1,57 Mio ha Anbaufläche in 2013, von denen ca. 360.000 ha auf
Sommergerste entfallen, die nach Weizen bedeutendste Getreideart in Deutschland.
Während Sommergerste insbesondere als Rohstoff in der Brauerei genutzt wird, dient
Wintergerste überwiegend als Futtermittel. Die Gelbmosaikvirose der Gerste, die durch
verschiedene Stämme des Barley yellow mosaic virus (BaYMV) und des Barley mild mosaic
virus (BaMMV) verursacht wird, wurde erstmals 1978 in Deutschland nachgewiesen. Seit
dieser Zeit hat sie sich, bedingt durch eine ständige Ausweitung der Befallsflächen und
aufgrund erheblicher Ertragsverluste, die durchaus im Bereich von 40-50% liegen können, zu
einer der bedeutendsten Krankheiten der Wintergerste entwickelt. Neben deutlichen
züchtungsbedingten Ertragssteigerungen über die vergangenen Jahrzehnte ist es der
Gerstenzüchtung gelungen, Resistenz gegen die Gelbmosaikvirose in deutsche Sorten
einzulagern, so dass heute der überwiegende Teil der zugelassenen Wintergerstesorten
resistent ist. Dies erlaubt einen ökonomisch sinnvollen Wintergerstenanbau auf
Befallsflächen, was auch der weiteren Einengung der Fruchtfolge entgegenwirkt. Gegenüber
dieser Resistenz, welche auf Mutationen in dem auf Chromosom 3 der Gerste lokalisierten
Gen Hv-eiF4E beruht, wie von der obengenannten Forschergruppe bereits 2005 gezeigt
werden konnte, sind jedoch inzwischen virulente BaMMV und BaYMV aufgetreten, so dass in
der Nutzung von HvPDIL5-1 bzw. in der markergestützten Kombination beider Gene, die an
unterschiedlichen Stellen in den Entwicklungszyklus der Viren eingreifen, eine Option zu
sehen ist, den Wintergerstenanbau in Deutschland langfristig zu sichern.
Über das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK)
Das IPK wurde im Jahre 1992 neu gegründet und ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft
(WGL). Es ist eine Nachfolgeeinrichtung des ehemaligen Zentralinstitutes für Genetik und
Kulturpflanzenforschung der Akademie der Wissenschaften der DDR bzw. des KaiserWilhelm-Institutes für Kulturpflanzenforschung, welches bereits 1943 gegründet wurde. Das
Institut betreibt weltweite Spitzenforschung in den mit einander verknüpften Disziplinen der
Genetik, Physiologie und Zellbiologie der Kulturpflanzen. Das IPK betreibt die größte ex situ
Genbank Westeuropas (ist unter den Top Ten weltweit) mit mehr als 150.000 Mustern und
ca. 3.000 Arten von Kulturpflanzen und wildverwandten Formen. Die Mitarbeiterzahl des IPK
liegt über 500, darunter sind ca. 80 Doktoranden.
Die Forschungsaktivitäten des Institutes sind in drei Schwerpunkten organisiert:
Erschließung, Erhaltung und Nutzbarmachung pflanzengenetischer Ressourcen, Dynamik
pflanzlicher Genome und Integrative Biologie pflanzlicher Leistungen. Hierbei umfasst die
Forschung in den 30 Forschergruppen des IPK (http://www.ipk-gatersleben.de) sowohl
Grundlagenforschung als auch anwendungsorientierte Forschungsansätze an den
Kulturpflanzen Gerste, Weizen, Mais, Raps und Erbse sowie den Modellpflanzen
Ackerschmalwand (Arabidopsis), Tabak und Zwenke (Brachypodium). Darüber hinaus ist das
Institut der Kern des Pflanzenbiotech-Campus Gatersleben. Verschiedene Firmen und
Ausgründungen haben ihren Sitz oder Standorte auf dem Campus.
Über das Julius Kühn-Institut (JKI)
Das Julius Kühn-Institut (JKI) ist das Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen. Es ist das
größte von vier Instituten, die Agrarforschung für das deutsche Landwirtschaftsministerium
betreiben. Unter dem Dach des JKI gibt es 15 spezialisierte Fachinstitute an derzeit 10
Standorten in Deutschland. Die JKI-Forschung zielt auf die Gesunderhaltung unserer
Kulturpflanzen ab. Pflanzenkrankheiten, die Biologie der Schaderreger aber auch die
genetische Ausstattung der Pflanzen selbst sind Gegenstand der Forschung. Angesichts des
Klimawandels leistet das JKI mit seiner Züchtungsforschung einen wesentlichen Beitrag
dazu, dass Sorten gezüchtet werden können, die weniger krankheitsanfällig sind bzw. mit
extremer werdenden Witterungsbedingungen klar kommen. Die Suche nach den genetischen
Grundlagen für die gewünschten Eigenschaften ist ein zentrales Arbeitsfeld am Hauptsitz
des JKI in Quedlinburg.
Kontakte:
Dr. Nils Stein
Abteilung Genbank / Leiter der Arbeitsgruppe Genomdiversität
Vorsitzender des International Barley Genome Sequencing Consortium (IBSC),
Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung
Corrensstraße 3
06466 Stadt Seeland/OT Gatersleben
Tel.: 039482-5522
Email: [email protected]
Nicole Wahle
Geschäftsstelle
Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung
Corrensstraße 3
06466 Stadt Seeland/OT Gatersleben
Tel.: 039482-5427
Email: [email protected]
Dipl.-Biol. Stefanie Hahn
Pressereferentin
Julius Kühn-Institut (JKI)
Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Messeweg 11-12
38104 Braunschweig
Tel.: 03946-47105 oder Tel: 05312-993207
Email: [email protected]
Dir. u. Prof. Prof. Dr. Frank Ordon
Julius Kühn-Institut (JKI)
Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Leiter des Institutes für Resistenzforschung und Stresstoleranz
Erwin-Baur-Str. 27
06484 Quedlinburg
Tel.: 03946-47601
Email: [email protected]