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Kontrolle des Roggenschwarzrostes, Puccinia graminis f. sp. secalis, im Ökologischen Landbau durch Züchtung resistenten Roggens

Flath, Kerstin; Schmitt, Anne-Kristin; Klocke, Bettina; Wilde, Peer; Schmiedchen, Brigitta; Miedaner, Thomas; Koch, Silvia; Spieß, Hartmut and Szabo, Lilla (2014) Kontrolle des Roggenschwarzrostes, Puccinia graminis f. sp. secalis, im Ökologischen Landbau durch Züchtung resistenten Roggens. [Control of stem rust in rye, Puccinia graminis f. sp. secalis, by breeding resistant cultivars in Organic Agriculture.] Julius Kühn-Institut (JKI), Institut für Pflanzenschutz im Ackerbau und Grünland, D-Kleinmachnow und KWS Lochow GmbH, D-Bergen.

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Summary

Der Ökologische Landbau (ÖLB) ist von der zunehmenden Ausbreitung des Roggenschwarz-rostes, Puccinia graminis f. sp. secalis, besonders betroffen, da resistente Roggensorten bisher nicht zur Verfügung stehen.
Zur Analyse der Virulenzsituation des Roggenschwarzrostes wurden 389 Einpustelisolate (EPI) hergestellt, von denen 323 mit einem Differentialsortiment aus 15 Inzuchtlinien getestet wurden. Die EPI konnten 226 Pathotypen zugeordnet werden, von denen nur 56 Pathotypen häufiger als einmal vorkamen. Die Mehrzahl der Isolate wies in den Jahren 2011, 2012 und 2013 eine Komplexität von sieben, sechs bzw. fünf auf. Keine der 15 Differentiallinien reagierte vollständig resistent. Mit einem Simpson-Wert von 0,99 zeigt sich eine maximale Diversität der deutschen Schwarzrostpopulation. Das im Rahmen des Projektes entwickelt Isolatesortiment deckt das aktuelle Virulenzspektrum der Schwarzrostpopulationen ab und kann auch zukünftig genutzt werden, um die Wirksamkeit von Schwarzrostresistenzen zu prüfen. Außerdem kann das Auftreten neuer Virulenzen in der Schwarzrostpopulation jetzt rechtzeitig erkannt und wirtschaftlicher Schaden abgewendet werden.
Zur Ermittlung der Adultpflanzen-Resistenz wurden bis zu 70 Genetische Ressourcen sowie adaptiertes, selbstfertiles Roggenmaterial unter ökologischen Bedingungen an fünf Feldstandorten je Jahr angebaut. Das Inokulum für die künstlichen Inokulationen wurde am JKI produziert und die Inokulation fand im Entwicklungsstadium BBCH37 (Mai 2013 und Mai 2014) statt. Die im Ökologischen Landbau verwendeten Sorten Recrut, Conduct, Amilo, Firmament®, Lichtkornroggen®, Rolipa und Lautenbacher waren nach künstlicher Infektion hoch anfällig gegenüber Schwarzrost mit Befallsstärken von über 50%. Nach drei Versuchs-jahren konnten insgesamt 17 Populationssorten aus Österreich (Tiroler, Kärntner, Oberkärnt-ner), Russland (Hy75/81, Hy2407/87, Talwoskaja 29, Hy9a/86, Talowskija, Zidlochowicke rane, Instituckie Wcz), den USA (Wheeler, Elbon, Wrens Abruzzi, Gator, Alfa), und Argentinien (Manfredi), mit mittleren Befallswerten von ≤30 % für die Züchtung bereitgestellt werden. Das Projekt leistete damit einen erheblichen Beitrag zur Nutzung der Biodiversität des Roggens und zur Optimierung der Resistenzzüchtung im ÖLB. Resistente Roggensorten werden in Zukunft eine effiziente Kontrolle des Roggenschwarzrostes ermöglichen, die den Grundsätzen des ÖLB entspricht. Das Projekt kann den Hauptaufgaben 2.1, 2.3, 2.4 und 2.14 des Forschungsplanes des BMELV zugeordnet werden und ist Grundlage für die Weiterentwicklung von Strategien zur Nutzung von Schwarzrostresistenzen sowie die Bewertung der Widerstandfähigkeit von Roggen gegenüber Schwarzrost.

Summary translation

Organic Agriculture (OA) is especially affected by the increasing spread of stem rust in rye, Puccinia graminis f. sp. secalis, because there is a lack of resistant cultivars in Germany.
To analyze the virulence situation of rye stem rust 389 single-pustule-isolates (SPI) were established of which 323 were tested with a differential set consisting of 15 lines. The 323 SPI were classified into 226 different pathotypes. Only 56 pathotypes could be found more frequently than one time. Most of the isolates showed a complexity of seven (2011), six (2012) and five (2013). None of the 15 differential lines reacted fully resistant. With a Simpson value of 0.99 German stem rust populations showed a maximal genetic diversity. The isolate set developed within the project covers the current spectrum of virulences and will be used in future to assess the effectiveness of stem rust resistances. The emergence of new virulences in the stem rust population will be recognized in time and economic damage will be prevented with the rye differential set.
Up to 70 rye populations were cultivated under organic conditions at five field sites per year together with self-fertile rye materials to determine the level of adult-plant resistance. The inoculum for the artificial inoculations is produced at JKI and the inoculation take place at stage BBCH 37 (May 2013 and May 2014). The cultivars Recrut, Conduct, Amilo, Firmament®, Lichtkornroggen®, Rolipa, and Lautenbacher most commonly used in OA were highly susceptible to stem rust under artificial infection with disease severities of about 50%. After three test years 17 genetic resources from Austria (Tiroler, Oberkärntner, Kärntner), Russia (Hy75/81, Hy2407/87, Talwoskaja 29, Hy9a/86, Talowskija, ZidGetreideicke rane, Instituckie Wcz), USA (Wheeler, Elbon, Wrens Abruzzi, Gator, Alfa), Argentina (Manfredi) with mean infestation levels ≤ 30% are selected and can therefore be provided for new varieties.
The project can be contribute to the practical use of biodiversity in rye and to optimize resistance breeding for OA. Resistant rye cultivars will allow a natural control system of rye stem rust in agreement with the principles of OA. The project can be assigned to the main roles 2.1, 2.3, 2.4 and 2.14 of the research plan of the BMELV and will enable the development of strategies to use stem rust resistances as well as the assessment of resistance of rye against stem rust.

EPrint Type:Report
Keywords:BÖL, BOEL, BÖLN, BOELN, FKZ 10OE117, FKZ 10OE077, Roggen, Pflanzenzüchtung, Schwarzrost, Virulenz, Resistenz, RSR
Subjects: Crop husbandry > Production systems > Cereals, pulses and oilseeds
Environmental aspects > Biodiversity and ecosystem services
Crop husbandry > Breeding, genetics and propagation
Crop husbandry > Crop health, quality, protection
Research affiliation: Germany > Federal Organic Farming Scheme - BOELN > Plants > Pflanzenzüchtung
Germany > Federal Research Centre for Cultivated Plants - JKI > Institute for Plant Protection in Field Crops and Grassland
Germany > Landbauschule Dottenfelderhof e.V.
Germany > University of Hohenheim > State Plant Breeding Institute
Germany > Other organizations
Related Links:http://www.bundesprogramm-oekolandbau.de, http://orgprints.org/cgi/search/advanced?addtitle%2Ftitle=&keywords=10OE077&projects=BOEL&_order=bypublication&_action_search=Suchen, http://orgprints.org/cgi/search/advanced?addtitle%2Ftitle=&keywords=11OE117&projects=BOEL&_order=bypublication&_action_search=Suchen
Deposited By: Klocke, Dr. Bettina
ID Code:29300
Deposited On:04 Sep 2015 10:39
Last Modified:04 Sep 2015 10:39
Document Language:German - Deutsch
Status:Unpublished
Refereed:Not peer-reviewed
Additional Publishing Information:Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft.
Projektleitung (FKZ 10OE070): Dr. Kerstin Flath, Julius Kühn-Institut, Institut für Pflanzenschutz im Ackerbau und Grünland, Außenstelle Kleinmachnow
Projektleitung (FKZ 10OE117): Dr. Peer Wilde, KWS LOCHOW GMBH
Bei dem hier eingestellten Schlussbericht handelt es sich um einen Gesamtschlussbericht, an dem die Teilprojekte FKZ 10OE077 und FKZ 10OE117 beteiligt waren.

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