Wirkung rassenspezifischer Braunrostresistenzen in genetisch diversifizierten Roggenpopulationen

Abstract

Leaf rust (Puccinia recondita f.sp. secalis) is the most frequently occuring leaf disease in German winter rye (Secale cereale L.). To test the usefulness and potentially prolong the durability of race-specific resistance genes, we increased host complexity and diversity by producing synthetic (Syn) populations segregating for one to four resistance sources as a model system for hybrid varieties. Thirty synthetics were grown together with three highly susceptible synthetics as checks, two Russian full-sib families (FSF), a leaf-rust-resistant-hybrid variety, a set of 17 differential genotypes and ten parental lines at six locations in three years (17 environments) in Germany under natural infection. The parental lines were only sown in 11 environments. Disease severity of about 120 plants for each synthetic, FSF, hybrid and about 25 plants for each differential genotype and parental line was estimated as percentage of infected leaf area on the leaf below the flag leaf at the mid and the end of the natural epidemic. Susceptible synthetics showed that disease severity was similarly high in all environments. Only two out of 30 synthetics and both FSF were resistant across 17 environments. Low resistance of the synthetic was caused by the low resistance of the parental lines. Nonetheless, some of the synthetics were more resistant than the tested commercial hybrid variety. Even though the resistance was not used in practical breeding programs to date we detected virulence for each resistance gene tested. In conclusion, the German leaf rust population seems to be highly diverse and none of the self-fertile resistance sources used provided full protection. New race-specific resistances or highly effective quantitative resistances are therefore needed and should be combined.

In Deutschland zählt Braunrost (Puccinia recondita f.sp. secalis) zu den häufigsten Blattkrankheiten bei Winterroggen (Secale cereale L.). Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Chancen der Erhöhung von Wirtskomplexität und Wirtsdiversität für eine langfristige Nutzung rassenspezifischer Resistenzen bei Hybridroggen modellhaft zu untersuchen. Es wurden 30 spaltende Synthetiks mit ein bis vier Resistenzquellen, zusammen mit drei hoch anfälligen Synthetiks, zwei russischen Vollgeschwisterfamilien und einer braunrostresistenten Roggenhybridsorte in dreimaliger Wiederholung an sechs Standorten in drei Jahren unter natürlicher Infektion (17 Umwelten) angebaut. Zudem wurde ein Differentialsortiment bestehend aus 17 Genotypen und die Elternlinien der Synthetiks in einer Wiederholung geprüft. Letztere standen in 11 Umwelten. Die Befallsstärke wurde am ersten Folgeblatt zum Höhepunkt und Ende der Epidemie geschätzt. Durchschnittlich wurden 120 Pflanzen der dreimalig wiederholten Prüfglieder und 25 der einmal angebauten Prüfglieder bonitiert. Der Infektionsdruck war, gemessen am anfälligen Standard, in allen Umwelten ähnlich hoch. Von 30 Synthetiks waren nur zwei über alle Umwelten resistent. Die mäßige Resistenz war auf die geringe Linieneigenleistung zurückzuführen. Nur die Vollgeschwisterfamilien waren über 17 Umwelten resistent. Für jede geprüfte Resistenz konnten Virulenzen in den jeweiligen Braunrostpopulationen nachgewiesen werden, obwohl bisher keine Resistenz kommerziell genutzt wurde. Die meisten der geprüften Synthetiks mit Resistenzquellen waren trotz der unvollständigen Wirksamkeit der Resistenz deutlich besser als die zugelassene Hybridsorte. Aufgrund der hoch diversen Braunrostpopulation und der unvollständigen Wirkung der geprüften Resistenzen sollte nach neuen wirkungsvollen rassenspezifischen und unspezifischen Resistenzen gesucht und diese kombiniert werden.