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Verbesserung der Resistenz gegen den Erreger des Braunrostes (Puccinia triticina) in Weizenformen des ökologischen Landbaus, Einkorn (Triticum monococcum), Emmer (Triticum dicoccum) und Dinkel (Triticum spelta)

Bundesanstalt für Züchtungsforschung an Kulturpflanzen, Institut für Epidemiologie und Resistenz (2003) Verbesserung der Resistenz gegen den Erreger des Braunrostes (Puccinia triticina) in Weizenformen des ökologischen Landbaus, Einkorn (Triticum monococcum), Emmer (Triticum dicoccum) und Dinkel (Triticum spelta). [Improving the resistance to the agent of leaf rust (Puccinia triticina) of wheat species cultivated in ecological agriculture, einkorn wheat (Triticum monococcum), emmer wheat (Triticum dicoccum) and spelt wheat (Triticum spelta).] Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE), Bonn, Geschäftsstelle Bundesprogramm Ökologischer Landbau.

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Summary

Genetisch unterschiedliche Weizenarten wurden auf Resistenz gegen den Erreger des Braunrostes evaluiert.
Diploide (Einkornreihe), tetraploide (Emmerreihe) und hexaploide (Dinkelreihe) Weizenarten aus Genbanken und von Züchtern des konventionellen und ökologischen Landbaus wurden gesammelt und auf Resistenz untersucht. In die Untersuchungen wurde in der Einkornreihe noch Wildeinkorn und in der Emmerreihe noch Rauweizen eingeschlossen. Von 1051 Akzessionen wurden 733 einer eingehenden Resistenzprüfung unterzogen, die restlichen Genotypen schieden wegen zu geringer Frosthärte im Feld oder hoher Anfälligkeit aus. In Einkorn wurden 13 Genotypen mit einem hohen Grad von prähaustorieller Resistenz ausgelesen.
Die prähaustorielle Resistenz bewirkt, dass der Pilz noch vor der Bildung von Haustorien sein Wachstum einstellt. Die Pflanze bleibt völlig grün, weil der Pilz nicht eindringen kann, und sie sich nicht durch Hypersensitivitätsreaktionen wehren muss. Die prähaustorielle Resistenz wirkt unspezifisch gegenüber Pilzisolaten, da sie eine breite genetische Grundlage hat. Es wird vermutet, dass sie eine dauerhafte Wirkung besitzt. Diese Resistenzform würde besonders in Hart- und Weichweizen einen Züchtungsfortschritt bewirken, da dort eine solche Resistenzform bislang nicht genutzt wird und die Dauerhaftigkeit ein wichtiges Problem darstellt.
Bei Emmer und Rauweizen wird partielle Resistenz häufig beobachtet. Bei dieser Resistenzform werden nicht an allen Infektionsstellen Rostpusteln entwickelt, so dass je nach Genotyp ein unterschiedlicher Befall auftreten kann. Die selektierten Genotypen können nach Leistungsprüfungen direkt genutzt werden. Eine Übertragung dieser Resistenzform in andere Weizenarten ist für Hartweizen interessant.
Auch die Selektion resistenter Genotypen bei Dinkel war erfolgreich. Ihre Häufigkeit ist allerdings sehr gering, da nur 2 Linien ein hohes Resistenzniveau besitzen. Um die Resistenz in breiterem Umfang in der Züchtung verwenden zu können, ist ihre Übertragung in mehrere Dinkellinien mit guten agronomischen Eigenschaften sinnvoll. Die entdeckte prähaustorielle Resistenz wird durch Gene gesteuert, die neu und züchterisch besonders interessant sind. Gene für partielle Resistenz sind bereits von unserem Brotweizen bekannt. Die Neuheit der in Emmer und Rauweizen identifizierten Resistenzgene muss deshalb erst nachgewiesen werden. Das gleiche trifft für Dinkel zu, nachdem eine resistente Sorte zugelassen wurde und sich weitere resistente Stämme in der Wertprüfung befinden.
In jedem Fall setzt die effektive Verwendung der neuen Resistenzgene in der Züchtung umfangreiche genetische Analysen voraus.

Summary translation

Genetically different species of wheat were evaluated for resistance to Puccinia triticinat. Diploid (einkorn wheats), tetraploid (durum and emmer wheats)and hexaploid (common or bread wheats) wheat species were collected from genebanks, conventional breeders and breeders of ecological farming to be tested for resistance. Wild einkorn wheat and cone wheat were also included in the study to increase the level of varibility.
The collection comprised 1051 accessions, 733 of them were analysed for resistance in detail, the remaining numbers were discarded because of low frost hardiness or high susceptibility. 13 genotypes of einkorn wheat could be identified having a high level of prehaustorial resistance. The selection of these lines was based on scores of leaf flecks, indicating defence mechanisms of the plants, and microscopic studies of pathogen development within the leaf tissue.
Prehaustorial resistance is characterized by unspecific reactions to fungus isolates of different virulence and by a broad genetic base. Therefore, it may be assumed to cause durable effects. The selected genotypes with prehaustorial resistance can be used directly in ecological farming but also as parents in cross breeding. The transfer of this type of resistance to durum and bread wheat would result in a significant breeding progress because it is not yet used in these wheat species and it could contribute to breeding for durability of resistance. In emmer wheat and cone wheat partial resistance occurred quite frequently. With this type of resistance rust pustules are not developed at any infection site and genotypes differ by varying levels of disease severity.
Partial resistance can be identified in field experiments without great expense provided there is sufficient infection pressure. The selected genotypes will be used directly after field tests of agronomically important traits. The transfer of resistance to other wheat species is the most interesting for durum wheat.
There was also successful selection in spelt wheat. The frequency of resistant genotypes, however, was very low, only 2 of them had a high level of resistance. Crossing of these genotypes with a number of lines with outstanding agronomic ability could promote the use of the resistance in breeding and farming. The evaluation resulted in a number of resistant genotypes. Most interesting are the genes involved in prehaustorial resistance. Genes for partial resistance are known already from bread wheat, the novelty of the genes of emmer wheat and cone wheat has to be proved. The same is advisable for spelt wheat since new cultivars with resistance have been released.
In any case , the effective use of the resistance genes requires intensive genetic analyses.

EPrint Type:Report
Keywords:BÖL, BOEL, FKZ 02OE028, Braunrost, Resistenzzüchtung, Resistenz, Getreidezüchtung, Puccinia triticina
Subjects: Crop husbandry > Production systems > Cereals, pulses and oilseeds
Crop husbandry > Breeding, genetics and propagation
Research affiliation: Germany > Federal Research Centre for Cultivated Plants - JKI > Institute for Breeding Research on Agricultural Crops
Germany > Federal Organic Farming Scheme - BOELN > Plants > Pflanzenzüchtung
Related Links:http://www.bundesprogramm-oekolandbau.de, http://www.bundesprogramm.de/fkz=02OE028, http://orgprints.org/perl/search/advanced?addtitle%2Ftitle=&keywords=02OE028&projects=BOEL&_order=bypublication&_action_search=Suchen, http://www.oekolandbau.de/index.cfm/00031E814D9E1E8798AE6520C0A8E066
Deposited By: Geschäftsstelle Bundesprogramm Ökologischer Landbau, Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)
ID Code:7830
Deposited On:04 Apr 2006
Last Modified:12 Apr 2010 07:32
Document Language:German - Deutsch
Status:Unpublished
Refereed:Not peer-reviewed
Additional Publishing Information:Finanziert vom Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau.
Auftragnehmer: Institut für Epidemiologie und Resistenz der Bundesanstalt für Züchtungsforschung an Kulturpflanzen (BAZ)
Projektleitung: Dr. Volker Lind (BAZ)

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