VL 2

Question 1

Wie gross sind die Ertragsverluste durch Schädlinge udn Pathogene bei den wichtigsten Kulturpflanzen?

Answer 1

Weizen: 21.5%
Reis: 30%
Mais: 22.6%
Kartoffeln: 17.2%
Soja: 21.4%

Question 2

Was sind die Top 5 Viren?

Answer 2

Tobacco mosaic virus
Tomato spotted wilt virus
Tomato yellow leaf curl virus
Cucumber mosaic virus
Potato virus Y

Question 3

Was sind die Top 5 Bakterien?

Answer 3

Pseudomonas syringae
Ralstonia solanacearum
Agrobacterium tumefaciens
Xanthomonas oryzae
Xanthomonas campestris

Question 4

Was sind die Top 5 Pilze?

Answer 4

Magnaporthe oryzae
Botrytis cinerea
Puccinia spp.
Fusarium graminearum
Fusarium oxsporum

Question 5

Was sind wichtige Krankheiten in Europa?

Answer 5

Kraut- und Knollenfäule bei Kartoffeln (Phytophtora infestans)

Fusariosen bei Getreide (Fusarium spp.)

Echter Mehltau bei Getreide (Blumeria graminis)

Falscher Mehltau bei Trauben (Plasmopora viticola)

Feuerbrand bei Obstbäumen (Erwinia amylofora)

Question 6

Was sind Ziele der Resistenzzüchtung?

Answer 6

Erhöhte, dauerhafte Widerstandskraft

Verringerung des Einsatzes von Pflanzenschutzmitteln

Verminderung des Risikos der Bildung von Fungizidresistenzen

Einzige Lösung bei nicht bekämpfbaren Krankheiten

Verminderung des Betriebsaufwandes (Spritzkosten)

Question 7

Krankheitsdreieck

Answer 7

S. 16
Pathogen - Wirt - Umwelt

Question 8

Abwehrmechanismen der Pflanzen

Answer 8

Vermeidung der Krankheit
(Blüte vor oder nach Infektionsdruck, z.B. Mutterkorn)

Präfomierte Abwehrmechanismen
(Dicke des Gewebes, Wachsschicht)

Nicht-Wirtsresistenz
(Pathogene haben oft definierten Wirtsbereich)

Wirtsresistenz
(Spezifische Abwehrreaktionen gegen bestimmte Pathogene)

Induzierte Resistenz
(Spezifische Abwehrmechanismen nach früherer Infektion mit Pathogen, z.B. TMV

Toleranz
(Leistung trotz Pathogen Befall)

Question 9

Was ist die 1. Abwehrstufe der Resistenzmechanismen?

Answer 9

Pathogen Associated Molecular Pattern Triggered Immunity
PAMP

….

Question 10

2. Abwehrstufe der Resistenzmechanismen

Answer 10

Effector Triggered Immunity

….

Question 11

Effektor - Rezeptor - Interaktion

Answer 11

Resistenz nur bei Übereinstimmung von Avirulenz und Resistenzgen (Inkompatible Interaktion)

Kompatible Interaktion -> Krankheitsbefall

Question 12

Folgen einer inkompatiblen Interaktion

Answer 12

Schnelles Absterben der infizierten Zellen (Programmierter Zelltd, Hypersensitivity Response HR)

Synthese von Abwehrmenzymen (z.B. Chitinasen, Glucanasen)

Freisetzung von phenolischen Substanzen

Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (Superoxid-Radikale, oxidative burst)

Produktion von “Stress-Ethylen”

Question 13

Beispiele für Resistenzmechanismen

Answer 13

S. 26

Cell suface perception
Resistenzgenklasse: Receptor Like Proteins / KInases (RLP / RLK)
Bsp: flg22 x FLS2 in Arabidopsis

Intracellular perception (ETI)
Resistenzgenklasse: Nucleotide-binding-domaine and Leucine-rich repeat region containing proteins (NLR)
Bsp: TALEs x Xa27, Xa10, Xa23 in rice

Loss of susceptibility
Resistenzgenklasse: Adult Plant Resistance Genes (APR)
Bsp: mlo in barley

Question 14

Potential von PTI in der Züchtung

Answer 14

Vielversprechend, da nicht-spezifische Resistenz
bis jetzt kaum ausgenutzt
Transfer von Rezeptoren aus Arabidopsis in Tomate -> Resistenz gegen Ralstonia solanacearum

Question 15

Detektion von spezifischen Effektoren

Answer 15

“bacterial blight” bei Reis (Xanthomonas oryzae)

Spezifische intrazelluläre Erkennung von bakteriellen Avirulenzfaktoren (i.e. Transkription Activator Like Effectors TALEs)

Resistenz-Reaktion nur bei Übereinstimmung von Resistenzgen (NB-LRR) und Effektor (TALE)

Question 16

Potential von ETI in der Züchtung

Answer 16

Klassische Resistenzgene

Gen-für-Gen Interaktion

Hochspezifisch gegen bestimmte Pathogen-Rassen

Sehr wichtig in vielen Kulturpflanzen

Gefahr der Überwindung der Resistenz durch Pathogen-Evolution

Möglichkeit der Pyramidisierung verschiedener Resistenzquellen

Question 17

Verlust der Anfälligkeit

Answer 17

Mlo (plasma membrane - localized seven-transmembrane domain protein) mildew resistance locus o in Gerste

“loss of function” Mutationen mlo führen zu (breiter) Resistenz gegen echten Mehltau (Blumeria graminis f.sp. hordei)

Question 18

Potential mlo Resistenz in der Züchtung

Answer 18

Universelle Resistenz
Sehr dauerhaft
Übertragbar in andere Arten

Question 19

Welche Resistenzmechanismen sind universell und welche spezifisch?

Answer 19

Cell suface perception (PTI): universell

Intracellular perception (ETI): spezifisch

Loss of susceptibility: universell

Question 20

Monogene / qualitative Resistenz

Answer 20

Gen - für - Gen Interaktion

Abwehrmechanismus beruht meist auf HR Reaktion

Nicht unbedingt vollständige Resistenz (manchmal auch nur reduzierter Befall)

Question 21

Beispiele monogener Resistenzen

Answer 21

Echter Mehltau

Getreide Roste

Kraut- und Knollenfäule

Reisbrand

Bakt. Streifenkrankheit

Question 22

Differnzialsortiment

Answer 22

S. 48
Historisches Differentialsortiment für Schwarzrost bei Winterweizen

Matrix mit Schwarzrostrassen in Zeilen und Weizensorten in Spalten, anfällige Kombinationen sind dunkel eingefärbt

Question 23

Anforderungen an Diff.sortiment

Answer 23

Pflanzen mit allen bekannten Resistenzgenen
- homozygote Wirtsgenotypen (fü Resistenz)
- möglichst wenige Resistenzgene in einem Wirtsgenomtyp
- Qualitative Reaktion

Isolate die unterschiedliche Reaktionsmuster zeigen
- nur soviele wie nötig um alle Wirtsgenotypen zu unterscheiden

Question 24

Welche dauerhaften Resistenzen sind bekannt?

Answer 24

Langjähriger Anbau von resistenten Sorten führt zu Auftreten neuer Virulenzen

-> bekannte dauerhafte Resistenzen:

Lr34: Weizen / Braunrost
mlo: Gerste / echter Mehltau
tm-22: Tomate / Tomatenmosaikvirus
N: Tabak / Tabakmosaikvirus

Question 25

Polygene oder quantitative Resistenz

Answer 25

Kontrolliert durch mehrere Gene Keine vollständige Resistenz Bestimmung durch Bonituren (Befallswerte) Ausprägung stark durch Umwelt und physiologisches Stadium der Wirtspflanze bestimmt Keine Wechselwirkung zwischen Pflanzen-Genotyp und Pathogen-Isolat Für fast alle Krankheiten quantitative Resistenz bekannt

Question 26

Selektion quantitativer Resistenz

Answer 26

Aufwändig Prüfung grosser Sortimente mit Standardgenotypen bekannter Resistenz Prüfung an mehreren Orten, mehreren Jahren Hohe Umweltstabilität der Resistenz nötig

Question 27

Vererbung quanititativer Resistenz

Answer 27

Bestimmung der Anzahl beteiligter Gene schwierig -> Schätzung durch quantitativ-genetische Methoden Genauere Bestimmung durch Marker-basierte Methoden (Quantitative trait locus) QTL Analysen

Question 28

Züchtung resistenter Sorten

Answer 28

Ausnützen der genetischen Variabilität im Zuchtmaterial un din den verschiedenen Genpools - Kreuzung - Rückkreuzung zum eliminieren von unerwünschtem genetischem Hintergrund - Rekurrente Selektion auf Resistenz - Makrerunterstützte Züchtung - Gentechnologie und genome editing

Question 29

Überwindung von Resistenzen

Answer 29

Pathogenpopulationen passen sich laufend an und entwickeln neue Virulenzen -> Resistenzen werden unwirksam je höher der Resistenzdruck auf die Pathogenpopulation, desto schneller die Anpassungsrate (Qualitative / monogene Resistenz >> Quantitative / polygene Resistenz) Resistenzmanagement ist daher wichtig

Question 30

Strategien resistenzmanagement

Answer 30

Einsatz polygener (quantitativer) Resistenz - Dauerhafter als monogene Resistenzen - Züchterisch schwieriger zu handhaben - weniger attraktiv da kein vollständiger Schutz Wechselnde Resistenzquellen - Einführen neuer Resistenzquellen ins Zuchtmaterial - Aufwändig, limitierte Verfügbarkeit - Wirkung oft zeitlich begrenzt Resistenzgen-Management - Beobachten des Rassenspektrums des Erregers - Gezielter Einsatz von Resistenzgenen im Zuchtprogramm - Recycling von Resistenzgenen nach einiger Zeit - Z.B. Einsatz unterschiedlicher Resistenzquellen in Sommer- und Wintergetreide - Theoretisch sehr wirksam, praktisch schwierig durchzuführen Pyramidisieren von Resistenzgenen - Einschleusen versch monogener Resistenzen in eine Sorte - Hoher Aufwand, mit molekulargenetischen Methoden machbar Vielliniensorten - Kombination mehrer monogener Resistenzen in unterschiedlichen Linien eines Genotyps - Flexibel einsetzbar (Resistenzgenmanagement) - Mit molekulargenetischen Methoden in Zukunft umsetzbar

Question 31

Sortenmischungen

Answer 31

Vermeidung von hohem Krankheitsdruck durch erhöhte genetische Diversität (nicht nur in Bezug auf einzelne Resistenzgene) In der Vergangenheit erfolgreich eingesetzt (DDR, DK)

Question 32

Vorteile von Sortenmischungen

Answer 32

Risiko von Epidemien sinkt Überwindung der Resistenz wird verlangsamt Ausbreitungsgeschwindigkeit der Krankheit wird (durch resistente Genotypen) verhindert

Question 33

Nachteile von Sortenmischungen

Answer 33

Bildung von Super-Pathogenen Widerstände der verarbeitenden Industrie Logistik, Sortenreinheit Sortenprüfung, Vertrieb, Marketing kompromiss: Anbau von verschiedenen Sorten auf einem Betrieb / in einer Region