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High resolution mapping and identification of candidate genes for the BaMMV/BaYMV-resistance gene rym13 and Ryd3 involved in BYDV-tolerance of barley

F├Ąrber, Sandra


Originalveröffentlichung: (2019) Quedlinburg : Julius K├╝hn-Institut (Dissertationen aus dem Julius-K├╝hn-Institut)
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (3.603 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-146819
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2019/14681/

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Universität Justus-Liebig-Universit├Ąt Gie├čen
Institut: Institut f├╝r Pflanzenbau und Pflanzenz├╝chtung I, Professur f├╝r Pflanzenz├╝chtung ; Julius K├╝hn-Institut, Bundesforschungsinstitut f├╝r Kulturpflanzen, Institut f├╝r Resistenzforschung und Stresstoleranz
Fachgebiet: Agrarwissenschaften, ├ľkotrophologie und Umweltmanagement fach├╝bergreifend
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
ISBN / ISSN: 978-3-95547-079-1
Sprache: Englisch
Tag der m├╝ndlichen Pr├╝fung: 15.04.2019
Erstellungsjahr: 2019
Publikationsdatum: 11.06.2019
Kurzfassung auf Deutsch: Barley yellow mosaic disease, caused by Barley mild mosaic virus (BaMMV} and Barley yellow mosaic virus (BaYMV}, and barley yellow dwarf, caused by Barley yellow dwarf virus (BYDV}, are important diseases of barley causing high yield losses. As BaMMV and BaYMV are transmitted by the soil-borne plasmodiophorid Polymyxa graminis and BYDV by aphids, the only environmently sound way to prevent these yield losses is breeding for resistant/tolerant cultivars.
In this thesis, high resolution mapping and candidate gene analysis for the BaMMV/BaYMV resistance gene rym13 and the BYDV tolerance conferring gene Ryd3 was conducted. For rym13, a high resolution mapping population based on 5,191 F plants was established and marker saturation was conducted by mapping the flanking markers to published genomic resources of barley. Using these genomic resources in combination with next-generation- sequencing-techniques led to a fast saturation of the resistance harbouring interval and identification of candidate genes. Analysing phenotypic and genotypic data revealed an independent inheritance of the BaMMV and BaYMV resistance in the cultivar ┬┤Taihoku A┬┤. Two candidate genes for rym13, co-segregating with BaMMV resistance in an independent population, were identified.
Regarding Ryd3, the former mapping population established by L├╝pken et al. (2014) was extended to 7,427 F plants. After mapping the co-segregating markers to the published reference genome of barley, the interval related to tolerance was shortened to 104.14 mio bp. This interval harbours a number of candidate genes. For further investigations to unravel the mechanism of tolerance, a TILLING population was established in the course of this thesis.
This study lays the foundation for subsequent isolation and validation of rym13 and Ryd3.
Kurzfassung auf Englisch: Die Gelbmosaikvirose der Gerste, verursacht durch Barley yellow mosaic virus (BaYMV) und Barley mild mosaic virus (BaMMV) und die Gelbverzwergung der Gerste, verursacht durch Barley yellow dwarf virus (BYDV) f├╝hren zu erheblichen Ertragsverlusten. Aufgrund der ├ťbertragung durch den bodenb├╝rdigen Plasmodiophorid Polymyxa graminis im Falle der Gelbmosaikvirose bzw. durch Blattl├Ąuse (Gelbverzwergung) ist die Z├╝chtung resistenter bzw. toleranter Sorten die einzige ├Âkologisch und ├Âkonomisch sinnvolle M├Âglichkeit hohe Ernteverluste zu verhindern.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die hochaufl├Âsende Kartierung und die Identifikation von Kandidatengenen f├╝r das BaMMV Resistenzgen rym13 sowie das BYDV Toleranzgen Ryd3 durchgef├╝hrt.
F├╝r die Kartierung von rym13 wurde eine hochaufl├Âsende Kartierungspopulation, bestehend aus 5.191 F Pflanzen, erstellt. Durch Verankerung der flankierenden Marker in bereits ver├Âffentlichten genomischen Ressourcen f├╝r Gerste in Kombination mit der Verwendung von next-generation-sequencing Techniken (GBS, WGS) konnte das resistenzgentragende Intervall verk├╝rzt und co-segregierende Kandidatengene identifiziert werden.
Die Analyse der ph├Ąnotypischen und genotypischen Daten ergab au├čerdem eine unabh├Ąngige Vererbung der BaMMV und BaYMV- Resistenz in der widerstandsf├Ąhigen Elternlinie ┬┤Taihoku A┬┤. Nach Kartierung in einer unabh├Ąngigen Validierungspopulation stellten sich zwei Gene als vielversprechende Kandidaten f├╝r rym13 heraus.
Zur Feinkartierung von Ryd3 wurde die Anzahl der F Pflanzen der Kartierungspopulation von L├╝pken et al. (2014) auf 7.427 Pflanzen erh├Âht. Nach Verankerung der Marker in der Referenzsequenz der Gerste (Mascher et al. 2017) konnte das toleranzgentragende Intervall auf 104,14 mio bp eingeschr├Ąnkt werden. Auf Grund der gro├čen Anzahl an Genen in diesem Intervall sind hier weiterf├╝hrende Analysen notwendig, um Ryd3 zu isolieren. Zu diesem Zweck wurde im Rahmen der Arbeit eine TILLING-Population erstellt und steht nun f├╝r weitere Experimente zur Verf├╝gung.
Zusammenfassend stellt diese Arbeit eine essenzielle Grundlage f├╝r die Isolation von rym13 und Ryd3 dar.
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