(Julius Kühn-Institut – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI)) Braunschweig, 17.11.2009

Genom der ersten mehltauresistenten Rebsorte „Regent“ entschlüsselt

Forschern des Julius Kühn-Instituts gelingt ein Quantensprung für die Züchtung neuer pilzwiderstandsfähiger Weinreben

Das Julius Kühn-Institut (JKI) hat zusammen mit der SEQ-IT GmbH erstmals das Genom einer pilzwiderstandfähigen Rebsorte entschlüsselt. Dabei handelt es sich um die am JKI gezüchtete Rotweinrebsorte ´Regent´, die inzwischen mit über 2.000 ha Anbaufläche die bedeutendste mehltauresistente Rebsorte im deutschen Weinbau ist. Durch die komplette Sequenzierung ist es nun möglich, die Genome resistenter und nichtresistenter Rebsorten in Gänze miteinander zu vergleichen. Dadurch lassen sich Resistenzgene rascher identifizieren. Die Züchter des JKI gehen davon aus, dass die Entschlüsselung des Regent-Genoms den langwierigen Züchtungsprozess neuer widerstandfähiger und angepasster Rebsorten um bis zu 10 Jahre beschleunigt.

Deutschland ist seit Jahren weltweit führend in der Züchtung und im Anbau pilzwiderstandsfähiger Reben. Die Ergebnisse der ersten orientierenden Gesamtsequenzierung, die im Hochdurchsatzverfahren mittels Pyrosequenzierungs-Technik durch die SEQ-IT GmbH erfolgte, festigt Deutschlands Rolle. Die nun vorliegende dreifache Abdeckung des Genoms ist die Basis, um die für ’Regent’ charakteristischen Mehltauresistenzen auf molekularer Ebene zu verstehen und die Resistenzmechanismen anhand der Funktion einzelner Gene nachzuvollziehen. „Wenn wir begreifen, wie Resistenzmechanismen funktionieren und mehrere Resistenzen auch kombinieren können, erzielen wir schnellere Erfolge“ , so Dr. Reinhard Töpfer, Leiter des JKI-Instituts für Rebenzüchtung auf dem Geilweilerhof. Auch vor der Gesamtsequenzierung konnten genetische Fingerabdrücke erstellt werden, die halfen, in Kreuzungsnachkommen resistente Reben auszuwählen. „Was bisher jedoch eher empirisch geschah und entsprechend viele langwierige Arbeitsschritte bedeutete, geht künftig zielgerichteter und schneller“, so Töpfer über die Bedeutung der vollständigen Genomsequenz.

Traditionelle Rebsorten wie der Riesling oder Spätburgunder sind anfällig gegen den Echten und Falschen Mehltau, zwei Pilzen, die im 19. Jahrhundert aus Nordamerika nach Europa eingeschleppt wurden. Diese Rebsorten können seitdem nur durch den entsprechenden hohen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln (Fungizide) angebaut werden. Durch den Anbau pilzresistenter Reben kann über die Hälfte dieser Pflanzenschutzmittel eingespart werden – ein deutlicher Beitrag zum umweltschonenden Weinanbau.

Hintergrundinformationen:

In der ersten orientierenden Gesamtsequenzierung der pilzwiderstandsfähigen Sorte Regent wurde deren Genom von ca. 480 MB (Megabasen) in dreifacher Abdeckung erfasst. Diese Gesamtdatenmenge von 1,5 GB erbrachte 4 Millionen Reads mit einer mittleren Leseweite von 470 bp und nach Assemblierung 160.000 large Contigs in 14.000 Scaffolds (max. 181.000 bp). Im Vergleich: das menschliche Genom ist circa sechsmal so groß.

Das Julius Kühn-Institut (JKI) gehört zur Ressortforschung des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV). Am JKI-Institut für Rebenzüchtung Geilweilerhof (Siebeldingen/Pfalz) werden neue Rebsorten gezüchtet, die eine hohe Traubenqualität mit Resistenzen gegen Mehltau vereinen. Die am JKI gezüchtete Rotweinsorte ’Regent’ zeichnet sich durch ihre angenehmen Fruchtnoten und ihren tanninbetonten südländischen Typ aus.

Die SEQ.IT GmbH & Co. KG ist eine Gründung des Instituts für Immunologie und Genetik, Kaiserslautern. Als hoch spezialisierte Einrichtung ist die SEQ.IT nicht nur in Bereichen der Humandiagnostik tätig, sondern bearbeitet auch allgemein molekularbiologische Fragestellungen u. a. das Regent-Genom. Das Labor verfügt über die Möglichkeit zur massiven parallelen Pyrosequenzierung. Diese recht neue Technik läuft weitestgehend automatisch ab. Die Geräte können bis zu 500 Millionen Basenpaare (bp) in ca. 10 Stunden sequenzieren.