Genotypische Evaluierung deutscher und rumänischer obstgenetischer Ressourcen bei Birne
Genotypische Evaluierung deutscher und rumänischer genetischer Ressourcen bei Birne im Hinblick auf Resistenz gegenüber Feuerbrand (Erwinia amylovora)
Meine Studie beschäftigt sich mit der Erstellung von DNA-Fingerprints für 190 verschiedene Birnengenotypen der Nationalen Obstgenbank Deutschlands. Diese befindet sich am Institut für Züchtungsforschung an gartenbaulichen Kulturen und Obst des Julius Kühn-Instituts in Dresden-Pillnitz.
Die Birne Pyrus ssp. ist eine der bedeutendsten Obstbaumkulturen der gemäßigten Regionen weltweit. Der Feuerbrand, eine Erkrankung welche durch eine Infektion mit dem gram-negativen Bakterium Erwinia amylovora ausgelöst wird, ist eines der größten Probleme im Birnenanbau. Aufgrund des hohen Schadpotentials kann ein Befall zu signifikanten ökonomischen Verlusten im Anbau führen.
Eine Vorbeugung bzw. Behandlung bei Befall ist nur sehr eingeschränkt möglich. Erwähnenswert sind zum Beispiel die Anwendung antimikrobiell wirksamer Substanzen sowie die Entfernung infizierter Pflanzenteile. Die Nutzung von Antibiotika ist als besonders kritisch zu betrachten, da in verschiedenen Studien eine Behandlung mit z.B. Streptomycin zu einer nachweisbaren Anreicherung des Antibiotikums in den Früchten führte und vielfach Streptomycin-resistente Bakterienstämme nachgewiesen werden konnten. Aufgrund dessen unterliegt die Anwendung von Streptomycin (Plantomycin®) in vielen Ländern strengen gesetzlichen Richtlinien bzw. ist nur mit bestimmten Einschränkungen möglich.
Der Anbau resistenter Kultivare stellt folglich eine vielversprechende Alternative dar, wobei die Mehrzahl der gegenwärtig im Anbau befindlichen Birnensorten eine hohe Anfälligkeit gegenüber Feuerbrand aufweist. Eines der Hauptziele der meisten Birnenzuchtprogramme weltweit ist daher die Züchtung und Selektion hochresistenter Sorten. (Darüber hinaus gibt es im Garten- und Obstbau, aufgrund der globalen Erwärmung, eine steigende Nachfrage nach Pflanzenmaterial mit verbesserten Eigenschaften. Züchter sehen sich daher, neben einer Verbesserung von Ausbeute und Qualität der Früchte, mit einer Verbesserung der Anpassungsfähigkeit der Pflanzen an sich ändernde klimatische Bedingungen konfrontiert.)
Von besonderer Bedeutung für die Züchtung ist die Nutzung der biologischen Vielfalt an Wild- und Kulturbirnen. Aufgrund der Limitierung des Erwerbsobstanbaus auf eine vergleichsweise geringe Zahl an Birnensorten besteht jedoch das Risiko des Verlustes potentieller Resistenzquellen durch deren Aussterben. Um diese wertvollen genetischen Ressourcen für die Züchtung zu bewahren werden diese in klonalen Genbanken, wie z.B. den nationalen Birnensammlungen Deutschlands und Rumäniens, auf entsprechenden Feldflächen erhalten.
Beide Birnensammlungen wurden bisher genotypisch nicht untersucht, sodass in den Sammlungen Duplikate oder falsch bezeichnete Arten vorliegen könnten. Das Ziel dieser Studie liegt daher auf der Evaluierung der gesammelten Birnenakzessionen der beiden Sammlungen unter Verwendung molekularer Marker. Hierdurch können die vorhandenen Akzessionen auf ihre korrekte Bezeichnung hin überprüft und mögliche Fehler behoben sowie ein Überblick über die vorhandenen Genotypen gewonnen werden. Um mögliche Duplikate oder falschbezeichnete Genotypen identifizieren zu können, habe ich ein Set von 12 sogenannten Mikrosatelliten-Markern zur Unterscheidung der Genotypen ausgewählt. Nachdem das Fingerprinting der Genotypen der deutschen Birnensammlung abgeschlossen ist, werde ich mit der Evaluierung der rumänischen Genbank beginnen.
Von besonderer Bedeutung ist das Screening der Birnensammlungen mit insgesamt neun Markern für bekannte Resistenzgene gegen verschiedene bakterielle, pilzliche bzw. durch Insekten hervorgerufene Erkrankungen wie z.B. Feuerbrand, Schwarzfleckenkrankheit oder Blattlausbefall. Da Feuerbrand eine der bedeutendsten Erkrankungen der Birne darstellt, werden weiterhin Inokulationsversuche an Birnenfrüchten zur Bewertung der Feuerbrandresistenz durchgeführt.
Die zu erwartenden Daten sollten dem effektiven Erhalt der biologischen Vielfalt bei Birne beitragen und die Bedeutung bzw. Eignung der einzelnen Kultivare für die Züchtung besonders auch im Hinblick auf mögliche Resistenzen zeigen. Durch die Identifizierung geeigneter Kreuzungspartner für zukünftige Zuchtprogramme könnten Nachkommen erhalten werden, welche sich durch eine hohe Fruchtqualität und gute Resistenzeigenschaften auszeichnen. Hierdurch kann die Studie in der Zukunft zu einer Verringerung des Einsatzes an Pflanzenschutzmitteln und der damit einhergehenden Umweltverschmutzung beitragen und ist somit wichtig für das Ziel einer ökologischen und nachhaltigen Landwirtschaft.
Keywords: Birne, Feuerbrand, Genotyp, Resistenz;