Das „Beet Yellows Virus“ (BYV), das „Beet Mild Yellowing Virus“ (BMYV), das „Beet Chlorosis Virus“ (BChV) und das „Beet Mosaic Virus“ (BtMV) treten einzeln oder in Kombination als Verursacher der virösen Vergilbung in Europa auf und verursachen bei früher Infektion der Rübenbestände bis zu 35 % Ertragsverlust. Kontrollstrategien basieren zurzeit auf der Bekämpfung der Blattläuse als Überträger der Vergilbungsviren und mittlerweile stehen erste tolerante Zuckerrübensorten für den Anbau zur Verfügung. Im Sinne des integrierten Pflanzenschutzes können neue Resistenzgene wichtige Anhaltspunkte für die Züchtung liefern. Hier setzten die Untersuchungen von Dr. Lukas Rollwage an.
Viren sind für ihre Vermehrung und Ausbreitung auf den Stoffwechsel der Wirtspflanze angewiesen. Herr Rollwage untersuchte deshalb, mit welchen Zuckerrübenproteinen die Viren in der ganz frühen Phase der Infektion interagieren. Gegen BChV konnte durch diese Grundlagenarbeit eine rezessive Resistenz erzeugt werden, indem das Gen für einen Translations-Initiationsfaktor in der Zuckerrübenpflanze ausgeschaltet wurde. Die so veränderten Pflanzen zeigten in Gewächshausversuchen einen geringeren Virusgehalt als Zuckerrüben mit funktionstüchtigem Gen; sie waren also weniger anfällig für das Virus. Hiermit wurde der erste Resistenzmechanismus gegenüber einem Mitglied des Krankheitskomplexes der virösen Vergilbung wissenschaftlich beschrieben. In der Pflanzenzüchtung kann die Suche nach natürlicher Variation für dieses Gen in Züchtungsprogrammen integriert werden. Für BYV, BMYV und BtMV führte dieser Ansatz bisher noch nicht zum Ziel.
Bei weiteren Versuchen mit einem cDNA-Volllängenklon von BtMV wurde ein bislang in der Resistenzzüchtung ungenutztes Gen (Bm) erstmals mit neuen molekularbiologischen Methoden charakterisiert. Das Bm-Gen führte bei einer Infektion der Zuckerrüben mit BtMV im Gewächshaus zu signifikant geringeren Virusgehalten als in anfälligen Kontrollpflanzen und verzögerte gleichzeitig die Symptomausprägung.
Zusätzlich entwickelte Herr Rollwage ein neues Reportergen-System, welches die Identifizierung resistenter Zuckerrüben-Genotypen während des Züchtungsprozesses vereinfacht. Dazu wurde ein Transkriptionsfaktor in einen infektiösen cDNA-Volllängenklon von BtMV integriert. Dieser bewirkt, dass in Wirtspflanzenzellen bei Replikation des Virus, ein Betalain synthetisiert wird. Betalain führt zu einer Rotfärbung der Zuckerrübenblätter. Virusgehalte in den Zellen und die Intensität der Färbung korrelierten stark. Hierdurch lassen sich Ausbreitung und Stärke der Virusinfektion für das bloße Auge ohne technische Hilfsmittel sichtbar machen.
Dr. Lukas Rollwage, Foto: IfZ
Rotfärbung Zuckerrübenblatt Betalain, Foto: IfZ
Dr. Lukas Rollwage hat seine Forschungsergebnisse in der englischsprachigen Dissertationsschrift „On the track of virus yellows resistance in Beta vulgaris – molecular tools and resistance mechanisms for disease management“ veröffentlicht. Die Arbeit ist frei verfügbar unter http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10406 bei der Niedersächsischen Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen. Die Deutsche Phytomedizinische Gesellschaft verlieh ihm 2024 für seine Forschung den Nachwuchspreis, der jährlich für herausragende wissenschaftliche Leistungen an den Nachwuchs in der Phytomedizin vergeben wird.
Kontakt
Dr. Lukas Rollwage
Institut für Zuckerrübenforschung
Holtenser Landstr. 77, 37079 Göttingen
Tel. 0551 50562- 78
rollwage@ifz-goettingen.de
www.ifz-goettingen.de
