Identification and validation of seedling powdery mildew resistance genes

Abstract

Eine der wichtigen Krankheiten der Gerste (Hordeum vulgare L.) ist Mehltau, welche durch den Pilz Blumeria graminis f. sp. hordei ausgelöst wird. In der vorliegenden Studie wurde eine genetisch diverse Gerstenpopulation mittels zweier Ansätze untersucht: (1) die Keimlingsresistenz gegenüber zwei poly-virulenten Mehltauisolaten und (2) die Resistenz der erwachsenen Pflanzen nach natürlicher Mehltauinfektion. Die nachfolgenden Analysen der resistenten Genotypen führten zur Identifizierung von zwei neuen vermutlich natürlichen mlo Mutanten, sowie der Bestätigung und der Postulierung von bekannten Resistenzgenen in bisher nicht charakterisiertem Material. Die genomweite Assoziationsstudie der Gerstenpopulation resultierte in der Identifizierung von 33 Kandidatengenen. Die funktionale Validierung der vier vielversprechendsten Kandidatengenen durch verschiedene in silico, in vitro and in planta Ansätze identifizierte im Besonderen zwei Kandidaten als potenzielle Suszeptibilitätsgene.

Powdery mildew is an important foliar disease of barley (Hordeum vulgare L.) caused by the fungus Blumeria graminis f. sp. hordei (Bgh). In the present study, a natural diverse barley population was assessed using two approaches: (1) the seedling resistance responses against two poly-virulent Bgh isolates and (2) the adult plant resistance under natural occurring Bgh infection. The subsequent analyses of resistant genotypes led to the identification of two potential novel natural mlo mutants as well as the confirmation and postulation of known resistance genes in, so far, uncharacterized material. The genome-wide-association study in the diverse barley population resulted in the identification of 33 candidate genes distributed over six chromosomes. Functional validations of the four most promising candidate genes via in silico, in vitro and in planta approaches identified particularly two candidates as potential susceptibility genes.