Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-3809
Authors: Fischer, Birgitta
Title: Genetische Kartierung und QTL-Analyse agronomischer Eigenschaften der Weinrebe unter besonderer Berücksichtigung der Pilzresistenz
Online publication date: 31-May-2005
Language: german
Abstract: 153 Nachkommen einer Kreuzung aus der pilzresistenten Rebsorte ‘Regent‘ und ‘Lemberger‘ als klassischer pilzsensitiver Sorte zeigen quantitative Merkmalsvariation bezüglich der Resistenz gegen Plasmopara viticola und Uncinula necator sowie für weitere Eigenschaften, die z.B. das Eintreten der Beerenreife betreffen. Auf dem Weg über die genetische Kartierung mit molekularen Markern und der Lokalisierung von QTL-Effekten konnten Hinweise auf weinbaulich relevante Genomregionen gewonnen werden; dies liefert z.B. die Basis für markergestützte Selektion bei Zuchtvorhaben mit dem Resistenzträger ‘Regent’ (vgl. auch FISCHER et al., 2004). Ein Major-QTL für die Resistenz gegen den Echten Mehltau Uncinula necator sowie zwei Major QTL für die Resistenz gegen den Erreger des Falschen Mehltau, Plasmopara viticola, traten mit hoher Signifikanz auf drei verschiedenen Kopplungsgruppen von ‘Regent‘ auf. Auch Regionen mit Relevanz für das Eintreten der Beerenreife wurden beschrieben. Über die Isolierung, Sequenzierung und anschließende Analyse einzelner Markerfragmente mit Methoden der Bioinformatik ist es gelungen, ein putatives T10P12.4-Ortholog der Weinrebe (ein thioredoxinähnliches Protein) in enger Kopplung zu einem Major-QTL-Maximum für Plasmopara viticola-Resistenz zu identifizieren, das als Kandidat für die Beteiligung an der Pathogenantwort in Frage kommt. Es konnte exemplarisch gezeigt werden, dass die eingesetzten Methoden der Kartierung und QTL-Analyse unter Verwendung PCR-basierter Markertypen wie SSR und AFLP und einer beschleunigten Analyse über computergestützte Kapillargelelektrophorese in vertretbarem Zeitrahmen bis zur Isolation potentieller Schlüsselgene führen können. Die grundsätzliche Eignung der QTL-Analyse als effizientes Werkzeug gezielter Züchtungsplanung für den Weinbau bestätigte sich. Ihre Anwendung im Rahmen der vorliegenden Dissertation hat die Basis für die Nutzung von QTL-Information bei dem Vergleich etablierter und der Entwicklung neuer Sorten gelegt und zum Verständnis von Prozessen beigetragen, die den betrachteten Eigenschaften wie der Pilzresistenz möglicherweise zu Grunde liegen. Ein großer Teil der gewonnenen Daten bringt auch die Untersuchungen anderer Kultivare voran und ist intervarietal übertragbar. Darüber hinaus haben sich Chancen für vergleichende Studien zwischen der Weinrebe einerseits und der Modellpflanze Arabidopsis thaliana sowie weiteren Kulturpflanzen andererseits abgezeichnet. Die Hinweise auf die zentrale Rolle und universelle Natur des Redox-Signalling haben interessante Perspektiven zum Verständnis organismenübergreifender physiologischer Zusammenhänge eröffnet. Dies betrifft z.B. auch die Reaktion auf Verwundung oder die Pathogenantwort.
A full-sib F1 population established from the crossing of "Regent" ("Diana" x "Chambourcin") x "Lemberger" was employed to construct a genetic map for European-type grapevine based on ca. 500 molecular markers. The recently classified grapevine variety "Regent" exhibits multiple field-resistance to fungal diseases, whereas "Lemberger" represents a traditional fungus-susceptible cultivar. The progeny comprising 153 individuals segregate for resistance to Plasmopara viticola and Uncinula necator, the most devastating fungal pathogens in temperate climate viticulture. Additionally, other agronomic traits such as the onset of berry ripening or bunch- and berry characteristics exhibit segregation in this population. Repeated phenotype scoring over a period of six years provided a set of field data for each plant. A dense linkage map of molecular markers (with the main focus on amplified fragment length polymorphisms and simple sequence repeats) was established for either parent using JoinMap3.0 software under high statistic stringency for linkage ("Logarithm of the Odds" 8.0) with data analysis following a double pseudo testcross mapping strategy. Both resulting parental maps were aligned by codominant or doubly heterozygous dominant anchor markers. The number of linkage groups eventually corresponded to the actual grape chromosome number (2n=38). Interval mapping of quantitative trait loci localized correlating genetic factors for several of the traits under investigation with significant and highly reproducible statistical scores. Quantitative trait loci for fungal resistance and the onset of berry ripening were identified with high statistical significance. Two Major QTL for resistance to Plasmopara viticola were located on two linkage groups, respectively, whereas a single Major QTL for resistance to Uncinula necator resides on another, distinct linkage group. This comprehensive map will facilitate the direct development of marker-assisted selection for advanced breeding strategies and allow for intervarietal comparative studies. A number of marker fragments in correlation with QTL regions were sequenced and characterized. Using a PCR-walking approach, a putative grapevine T10P12.4 ortholog encoding variants of a thioredoxin was assigned to a Major QTL region involved in resistance to Plasmopara viticola. Observed exon identity with an mRNA expressed in "Pinot noir" suggests functionality of the gene. "Regent" and "Lemberger" display differences in cis-regulatory element distribution and allele structure at this locus. Hypothetically, a role in redox regulation, stress and/or pathogen response may be attributed to the gene described here as has been demonstrated for other members of the thioredoxin family.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-3809
URN: urn:nbn:de:hebis:77-7609
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:JGU-Publikationen

Files in This Item:
  File Description SizeFormat
Thumbnail
760.pdf4.68 MBAdobe PDFView/Open