Ent­de­ckung: Resis­ten­zen gegen Weizenverzwergungsvirus

Sticht die Wan­der­sand­zir­pe (Psam­mo­tet­tix ali­e­nus) eine Wei­zen­pflan­ze an, um Pflan­zen­saft zu trin­ken, kann das fata­le Fol­gen haben: Zusam­men mit ihrem Spei­chel kann die Zika­de das Wei­zen­verzwer­gungs­vi­rus (Wheat Dwarf Virus, WDV) über­tra­gen. Je nach Alter der Pflan­ze zum Zeit­punkt der Infek­ti­on sinkt der Ertrag min­des­tens um 30 Pro­zent, sogar ein Total­aus­fall ist mög­lich. For­schen­de des Juli­us Kühn-Insti­tuts (JKI) haben nun 500 Wei­zen­va­ri­an­ten, dar­un­ter Sor­ten, Gen­bank-Akzes­sio­nen und Wild­ar­ten, auf ihre Resis­tenz gegen das Virus unter­sucht. Die Wild­ar­ten erwie­sen sich dabei als ähn­lich anfäl­lig wie moder­ne Sor­ten, was dar­auf schlie­ßen lässt, dass die Züch­tung kei­nen Ver­lust von Resis­tenz­ge­nen bewirkt hat.
Mehr als die Hälf­te der unter­such­ten Vari­an­ten gin­gen durch die Infek­ti­on ein. Zwei als resis­tent beschrie­be­ne unga­ri­sche Sor­ten zeig­ten mit einer Infek­ti­ons­ra­te von 21,5 und 34,5 Pro­zent ledig­lich eine gewis­se quan­ti­ta­ti­ve Resis­tenz gegen­über der Virus­er­kran­kung. Eine annä­hernd voll­stän­di­ge Resis­tenz ent­deck­ten die For­schen­den aller­dings in der rus­si­schen Win­ter­wei­zen­sor­te „Fisht“, die ledig­lich zu 5,7 Pro­zent infi­ziert wur­de. Das beschrei­ben sie in ihrer aktu­el­len Publi­ka­ti­on im Open-Access-Jour­nal „Fron­tiers in Plant Science“.

„Wir haben erst­mals QTL bestim­men kön­nen, die mit gerin­gen Ertrags­ver­lus­ten durch das Virus asso­zi­iert waren. Mit Hil­fe gene­ti­scher Mar­ker könn­ten die­se QTL künf­tig in Eli­te­wei­zen­li­ni­en ein­ge­kreuzt wer­den, um so resis­ten­te Sor­ten zu erzeugen.“
—  Anne-Kath­rin Pfrieme

QTL (engl. quan­ti­ta­ti­ve trait loci) sind Abschnit­te im Genom, die mit quan­ti­ta­ti­ven Merk­ma­len in Ver­bin­dung ste­hen – Eigen­schaf­ten wie Grö­ße, Gewicht oder eben Krank­heits­re­sis­tenz. Die­se gra­du­ell mess­ba­ren Eigen­schaf­ten sind das Ergeb­nis des Zusam­men­spiels ver­schie­de­ner Gene. Von den 35 zuerst iden­ti­fi­zier­ten Gen-Orten blie­ben nach Tests 14 übrig, die sich kon­stant mit gerin­gen Ertrags­ver­lus­ten durch Infek­tio­nen mit dem Wei­zen­verzwer­gungs­vi­rus in Ver­bin­dung brin­gen ließen.
Das Inter­es­se ver­schie­de­ner Züch­tungs­un­ter­neh­men, wel­che gemein­sam mit der Gesell­schaft zur För­de­rung von Pflan­zen­in­no­va­ti­on e.V. an der For­schung betei­ligt waren, sei groß, zumal das Virus nicht bekämpft wer­den kann und gegen die Zika­de, die es über­trägt, inner­halb der EU kein Pflan­zen­schutz­mit­tel zuge­las­sen ist.

Hin­ter­grund

Vie­le Zika­den- und Blatt­laus­ar­ten pro­fi­tie­ren vom Kli­ma­wan­del, weil die höhe­ren Tem­pe­ra­tu­ren ihnen eine län­ge­re Akti­vi­täts­zeit und zum Teil eine wei­te­re Genera­ti­on von Nach­kom­men ermög­li­chen. Das hat jüngst eine Erhe­bung mit einer Insek­ten­saug­fal­le am Stand­ort Qued­lin­burg erneut belegt. Gera­de die Regi­on des west­li­chen Sach­sen-Anhalts ist hier­bei beson­ders vom Kli­ma­wan­del in Form von Tem­pe­ra­tur­an­stieg und Tro­cken­heit getrof­fen. Dabei neh­men auch die von die­sen Vek­to­ren über­tra­ge­nen Virus­krank­hei­ten zu.
Das Wei­zen­verzwer­gungs­vi­rus brei­te­te sich seit der Mit­te des 20. Jahr­hun­derts in ganz Euro­pa aus. Es befällt neben Wei­zen auch Gers­te und ande­re Getrei­de. Heu­te zählt es zu den bedeu­ten­den Getrei­de­krank­hei­ten in Euro­pa, Asi­en und Afri­ka. Über­tra­gen wird es im Herbst durch erwach­se­ne Wan­der­sand­zir­pen (Psam­mo­tet­tix ali­e­nus). Eine Sekun­där­in­fek­ti­on durch Nym­phen der Zika­de ist im Früh­jahr mög­lich. Eine Infek­ti­on äußert sich durch gestreif­te Ein­fär­bung der Blät­ter, Chlo­ro­se, ver­rin­ger­te Zahl an Ähren, redu­zier­te Win­ter­fes­tig­keit und das Abster­ben von Pflan­zen in frü­hen Entwicklungsstadien.
Da Viren sich nicht mit Pflan­zen­schutz­mit­teln bekämp­fen las­sen und zum Teil auch Wirk­stof­fe für einen umwelt­ver­träg­li­chen Ein­satz gegen die Vek­to­ren feh­len, bekommt die Züch­tung von Sor­ten, die resis­tent gegen die Krank­heits­er­re­ger sind, eine zuneh­men­de Bedeutung.