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Pflanzenzüchtung > VL 2 > Flashcards

VL 2 Flashcards

1
Q

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

A

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

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2
Q

Was sind die Top 5 Viren?

A

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

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3
Q

Was sind die Top 5 Bakterien?

A

Pseudomonas syringae
Ralstonia solanacearum
Agrobacterium tumefaciens
Xanthomonas oryzae
Xanthomonas campestris

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4
Q

Was sind die Top 5 Pilze?

A

Magnaporthe oryzae
Botrytis cinerea
Puccinia spp.
Fusarium graminearum
Fusarium oxsporum

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5
Q

Was sind wichtige Krankheiten in Europa?

A

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)

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6
Q

Was sind Ziele der Resistenzzüchtung?

A

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)

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7
Q

Krankheitsdreieck

A

S. 16
Pathogen - Wirt - Umwelt

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8
Q

Abwehrmechanismen der Pflanzen

A

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)

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9
Q

Was ist die 1. Abwehrstufe der Resistenzmechanismen?

A

Pathogen Associated Molecular Pattern Triggered Immunity
PAMP

….

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10
Q
  1. Abwehrstufe der Resistenzmechanismen
A

Effector Triggered Immunity

….

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11
Q

Effektor - Rezeptor - Interaktion

A

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

Kompatible Interaktion -> Krankheitsbefall

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12
Q

Folgen einer inkompatiblen Interaktion

A

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”

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13
Q

Beispiele für Resistenzmechanismen

A

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

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14
Q

Potential von PTI in der Züchtung

A

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

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15
Q

Detektion von spezifischen Effektoren

A

“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)

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16
Q

Potential von ETI in der Züchtung

A

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

17
Q

Verlust der Anfälligkeit

A

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)

18
Q

Potential mlo Resistenz in der Züchtung

A

Universelle Resistenz
Sehr dauerhaft
Übertragbar in andere Arten

19
Q

Welche Resistenzmechanismen sind universell und welche spezifisch?

A

Cell suface perception (PTI): universell

Intracellular perception (ETI): spezifisch

Loss of susceptibility: universell

20
Q

Monogene / qualitative Resistenz

A

Gen - für - Gen Interaktion

Abwehrmechanismus beruht meist auf HR Reaktion

Nicht unbedingt vollständige Resistenz (manchmal auch nur reduzierter Befall)

21
Q

Beispiele monogener Resistenzen

A

Echter Mehltau

Getreide Roste

Kraut- und Knollenfäule

Reisbrand

Bakt. Streifenkrankheit

22
Q

Differnzialsortiment

A

S. 48
Historisches Differentialsortiment für Schwarzrost bei Winterweizen

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

23
Q

Anforderungen an Diff.sortiment

A

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

24
Q

Welche dauerhaften Resistenzen sind bekannt?

A

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

25
Q

Polygene oder quantitative Resistenz

A

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

26
Q

Selektion quantitativer Resistenz

A

Aufwändig

Prüfung grosser Sortimente mit Standardgenotypen bekannter Resistenz

Prüfung an mehreren Orten, mehreren Jahren

Hohe Umweltstabilität der Resistenz nötig

27
Q

Vererbung quanititativer Resistenz

A

Bestimmung der Anzahl beteiligter Gene schwierig -> Schätzung durch quantitativ-genetische Methoden

Genauere Bestimmung durch Marker-basierte Methoden (Quantitative trait locus) QTL Analysen

28
Q

Züchtung resistenter Sorten

A

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
29
Q

Überwindung von Resistenzen

A

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&raquo_space; Quantitative / polygene Resistenz)

Resistenzmanagement ist daher wichtig

30
Q

Strategien resistenzmanagement

A

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

31
Q

Sortenmischungen

A

Vermeidung von hohem Krankheitsdruck durch erhöhte genetische Diversität (nicht nur in Bezug auf einzelne Resistenzgene)

In der Vergangenheit erfolgreich eingesetzt (DDR, DK)

32
Q

Vorteile von Sortenmischungen

A

Risiko von Epidemien sinkt

Überwindung der Resistenz wird verlangsamt

Ausbreitungsgeschwindigkeit der Krankheit wird (durch resistente Genotypen) verhindert

33
Q

Nachteile von Sortenmischungen

A

Bildung von Super-Pathogenen

Widerstände der verarbeitenden Industrie

Logistik, Sortenreinheit

Sortenprüfung, Vertrieb, Marketing

kompromiss: Anbau von verschiedenen Sorten auf einem Betrieb / in einer Region

Pflanzenzüchtung (13 decks)

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