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Fungal disease resistance genes in wheat: molecular and genomic analysis of function, diversity and evolution

English title Fungal disease resistance genes in wheat: molecular and genomic analysis of function, diversity and evolution
Applicant Keller Beat
Number 105620
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut für Pflanzen- und Mikrobiologie Universität Zürich
Institution of higher education University of Zurich - ZH
Main discipline Botany
Start/End 01.01.2005 - 31.12.2009
Approved amount 1'128'330.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Botany
Molecular Biology

Keywords (6)

barley; disease resistance; leaf rust; natural diversity; NB-LRR; powdery mildew

Lay Summary (German)

Lead
Lay summary
Pilzliche Pathogene gehören zu den wichtigsten Krankheitserregern in Weizen. In unserem Projekt studieren wir die molekularen und biochemischen Grundlagen der natürlichen Resistenz, die in gewissen Weizensorten vorkommt. Dabei konzentrieren wir uns auf Resistenzgene gegen Mehltau und Braunrost. Wir haben in den letzten Jahren mehrere solche Gene isoliert und wollen die molekulare Wirkung in der Pflanze besser verstehen. Dazu gehört etwa die Frage nach dem Zusammenspiel dieser Gene mit anderen Komponenten in der Pflanzenzelle, damit die Erkennung des Pilzes durch die Pflanze in eine effektive Abwehrreaktion umgesetzt werden kann. Wir wollen genauer wissen, wo die Resistenzproteine in der Zelle lokalisiert sind und mit welchen anderen Proteinen sie interagieren. Dazu gehört auch die Frage, welche Proteine des Krankheitserregers von der Pflanze erkannt werden und die Resistenzreaktion auslösen. In der Literatur der letzten Jahrzehnte gab es immer wieder Berichte, dass Resistenzgene nicht mehr wirksam sind, nachdem sie in der klassischen Züchtung in gewisse Weizensorten eingekreuzt wurden. Deshalb wurden sogenannte Suppressor-Gene postuliert, die Resistenzgene unterdrücken. Die Aktivität von Suppressor-Genen ist für die Züchtung auf Krankheitsresistenz ein relevantes Problem. Wir wollen für ein Mehltauresistenzgen das entsprechende Suppressorgen molekular isolieren. Dies wird uns wichtige Hinweise darauf geben, welche Interaktionen für eine erfolgreiche Abwehrreaktion wichtig sind, und welcher Faktor diese verhindern kann. Im Falle des Mehltauresistenzgens Pm3 wollen wir herausfinden, ob im Genpool von Getreide noch neue, aktive Resistenzgene identifiziert werden können. Dazu sollen die änlichen Gene aus anderen Getreidearten (z.B. Roggen), aber auch aus exotischen Landsorten von Weizen isoliert und charakterisiert werden. Diese neue funktionelle Diversität wird helfen, die Grundlagen der Resistenzreaktion besser zu verstehen. So können wir zum Beispiel Fragen nach Struktur und Funktion von einzelnen Teilen der Gene stellen, indem wir sie neu untereinander kombinieren. Zudem wird uns dieses breite Material an aktiven Genen helfen, die Entstehungsgeschichte von Resistenzgenen in der Evolution nachvollziehen zu können. In Weizen gibt es gegen Braunrost eine seit Jahrzehnten gut wirkende Resistenz, die für den Weizenanbau global bedeutend und ökonomisch wichtig ist. Die molekulare Basis dieser Resistenz ist nicht verstanden, und wir wollen das verantwortliche Gen identifizieren. Dieses Projekt wird auf Grund der hohen Komplexität der genetischen Arbeiten und des Arbeitsumfangs in enger Zusammenarbeit mit einer australischen Forschungsgruppe durchgeführt.
Direct link to Lay Summary Last update: 21.02.2013

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
65114 Gene isolation in wheat: map-based cloning of disease resistance alleles and development of new tools for gene chracterization 01.01.2002 Project funding (Div. I-III)
127061 Molecular analysis of both broad-spectrum and specific fungal disease resistance in wheat 01.01.2010 Project funding (Div. I-III)

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