Studien zum Resistenzlokus Rpv10 gegen den Falschen Mehltau (Plasmopara viticola) der Weinrebe (Vitis vinifera)

Durch vorangegangen Studien entstanden weiterführende Fragestellungen an dem ursprünglich
die aus der asiatischen Wildspezies Vitis amurensis stammenden Resistenzlokus (Rpv10-Lokus) bearbeitet wurden. Die Sequenzierung der beiden Haplotypen des Rpv10-Lokus der Sorte ’Solaris’ ergab eine Auswahl von Kandidatengenen. Diese wurden zunächst bioinformatisch charakterisiert, im Anschluss durch spezifische Primer erfolgreich amplifiziert und in anfällige Reben in vitro transformiert.
Durch mikroskopische Studien an Rpv10-Trägern und verschiedenen Vergleichssorten (ein anfälliger Genotyp, ein Rpv3.3-Träger und Genotypen mit Rpv10/Rpv3.3) wurden zu unterschiedlichen Zeitpunkten nach experimenteller Inokulation wichtige Informationen zum Resistenzmechanismus erarbeitet. Hier zeigen sich nach sieben Tag post Inokulation deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Genotypen. Diese sind zu diesem Zeitpunkt bereits makroskopisch zu erkennen. Mikroskopische Unterschiede zeigen sich bereits nach vier Tagen am Wachstum des Mycels innerhalb des Mesophylls. Für die objektive Bewertung der mikroskopischen Aufnahmen nach sieben Tagen wurde die Software WinRhizo genutzt, um die Fläche des Myzels im Mesophyll zu berechnen.
Durch RNA-Seq-Studien an einem homozygoten (Rpv10/Rpv10), einem heterozygoten (Rpv10/Rpv3.3) und anfälligen Referenzgenotypen konnten neue Erkenntnisse gewonnen werden. Hier wurde die Anzahl der induzierten Gene in den verschiedenen Genotypen ausgewertet und nach, für die Pathogen-Pflanze-Interaktion wichtigen, GO-Termen eingeteilt. Erwartungsgemäß wurde die höchste Anzahl an induzierten Genen in dem heterozygoten Genotypen nachgewiesen. Der anfällige Genotyp bildet in allen durchgeführten Analysen das Schlusslicht. Weiterhin konnten auf Chromosom 16 zwei wichtige Gen-Cluster für die Wirt-Pathogen-Interaktion beschrieben werden. Bei dem ersten Gen-Cluster handelt es sich um ein PAL-Cluster (15 Gene) dessen Genprodukte dafür bekannt sind, bei Beschädigung der Pflanzenzellen Sekundärmetabolite zu induzieren. Das zweite ist ein STS-Cluster (35 Gene). Die darin befindlichen Gene führen zur
Synthese von Sekundärmetaboliten, genauer zu den Phytoalexinen. Sie werden in vielen Literaturquellen als Abwehrstoffe gegen Bakterien, Pilze, Viren und Insekten beschrieben. In diesem STS-Cluster konnte gezeigt werden, dass bei Inokulation im heterozygoten Genotypen 27 STSGene stark hochreguliert werden. Im anfälligen Genotypen wurden dagegen nur sieben Gene hochreguliert.
Für die Validierung der RNA-Seq-Analyse wurde eine qRT-PCR an ausgewählten Genen für Transkriptionsfaktoren so wie eine Stilben-Analyse zu bestimmten Zeitpunkten (0 hpi, 24 hpi, 48 hpi und 72 hpi) durchgeführt. Für die qRT-PCR wurden drei verschiedene Genotypen (’Solaris’, ’Sibera’ und ’Müller-Thurgau’) verwendet. Die Stilben-Analysen wurden mit den identischen Genotypen wie die durch Mikroskopie untersucht ausgewählt. Beide Validierungsmethoden bestätigen
die Ergebnisse der RNA-Seq-Analyse.