Mapping resistance genes against fungi in grapevine  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
62535
Type K
Principal investigator Kiss, Erzsébet
Title in Hungarian Gombarezisztencia gének térképezése szőlőben
Title in English Mapping resistance genes against fungi in grapevine
Keywords in Hungarian Vitis vinifera, Vitis species, Muscadinia rotundifolia, lisztharmat, peronoszpóra, mikroszatellit markerek, rezisztencia gén analógok
Keywords in English Vitis vinifera, Vitis species, Muscadinia rotundifolia, powdery and downy mildew, micosatellite markers, resistance gene analogs
Discipline
Plant breeding (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Genetikai, Mikrobiológiai és Biotechnológiai Intézet (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences)
Participants Galli, Zsolt
Halász, Gábor
Heszky, László
Hoffmann, Sarolta
Kozma, Pál
Szőke, Antal
Veres, Anikó
Starting date 2006-02-01
Closing date 2010-01-31
Funding (in million HUF) 20.000
FTE (full time equivalent) 5.33
state closed project
Summary in Hungarian
A szőlőnemesítés fő célja gombabetegségekkel szemben rezisztens, kiváló minőségű fajták előállítása. A kutatási terv célja: olyan növényi gének, allélok azonosítása molekuláris markerekkel, amelyek a Plasmopara viticola, Uncinula necator rezisztenciáért felelősek a szőlőben.
A gomba rezisztencigénekkel kapcsolt markerek azonosításában kiemelkedő jelentőségű a Muscadinia rotundifoliából származó lisztharmat rezisztenciáért felelős Run1 lokusz és kapcsoltsága molekuláris markerekkel. A M. rotundifolia x V. vinifera BC2 nemzedék molekuláris markerekkel történő elemzésével azonosították az Rpv1 peronoszpóra rezisztencia lokuszt is, amely a Run1 lokusszal kapcsoltságban van.
Ezekre az eredményekre alapozva kezdtük meg a pécsi Szőlészeti és Borászati Kutatóintézettel, az ott előállított (M. rotundifolia x V. vinifera) BC4 x Vitis vinifera cv. Cardinal BC5 nemzedékének molekuláris vizsgálatát a Run1 lokusszal kapcsolt RGA (Resistance Gene Analog) CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequences) markerrel olyan növényegyedeken, amelyek egyrészt súlyos lisztharmat fertőzési tüneteket mutattak a leveleken, másrészt tünetmentesek voltak. További terveink között szerepel a rezisztencia nemesítési programban felhasznált fajták (V. vinifera fajták és rezisztencigén donorok) SSR ujjlenyomatának meghatározása elsősorban olyan mikroszatellit markerekkel, amelyek a Run1 és az Rpv1 gombarezisztencia génekkel kapcsoltak. A már leírt RGA, EST (Exopressed Sequence Tags) és CAPS markerek tesztelése és új markerek, illetve új rezisztenciagén lokuszok (QTL-ek) azonosítása a pécsi Kutatóintézet rezisztencia tulajdonságokra hasadó populációin, a fajták és a hasadó populációk lisztharmat és peronoszpóra fertőzöttségének folyamatos fenotípusos értékelése mellett. Továbbá részletesen tanulmányozzuk a közép-ázsiai eredetű V.vinifera cv. Kismis vatkana lisztharmat rezisztenciájának öröklődését és genomikáját.
Summary
Production of grape varieties of high quality, at the same time resistant to fungal diseases is one of the most important goals of grape breeding. The aim of our planned project is to identify plant alleles responsible for resistance against downy and powdery mildew (Plasmopara viticola and Uncinula necator) with molecular markers. Molecular markers can enhance the mapping and cloning of these genes, help to find major and minor QTL-s of resistance genes.
Based on microsatellite markers the characterisation of biodiversity of old and registered grapevine varieties has been started and is going to be continued, on the one hand applying SSR markers (SSR: Simple Sequence Repeat) linked to fungal resistance genes deriving from Muscadinia rotundifolia (Powdery mildew: Run1-Uncinula necator, downy mildew: Rpv1: Plasmopara viticola). On the other hand, new markers (RGA: Resistance Gene Analogs; CAPS; Cleaved Amplified Polymorphic sequences; EST; Expressed Sequence Tags) will be tested to determine linkage between resistance genes and the markers, providing the localisation of resistance QTL-s. For this purpose not only fungus resistant or susceptible cultivars will be analysed, but hybrid mapping populations, deriving from different intra- and interspecific crosses of Vitis vinifera with Muscadinia rotundifolia, Vitis amurensis. In these combinations several new cultivars of high quality were involved, which derive from Franco-American hybrids carrying resistance against fungal diseases. Varieties of Middle-Asian origin such as ‘Dzandzal Kara’ and ‘Kismis vatkana’ are highly resistant to powdery mildew. Molecular basis of powdery mildew of ‘Kismis vatkana’ and its hybrid will also be examined in the frame of this project.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Lisztharmat (PM) és peronoszpóra (DM) rezisztencia génekkel kapcsolt markerek szelekcióra való alkalmasságát vizsgáltuk szőlő inter-és intraspecifikus térképezési populációiban. Az interspecifikus hibridek a Muscadina rotundifolia x Vitis vinfera BC4 Cardinal, Kismis moldavszkij és Kismis vatkana fajtákkal előállított BC5 nemzedékei voltak. A M. rotundifolia az ismert RUN1 (PM) és az RPV1 (DM) domináns rezisztencia géneket tartalmazza. A BC5 nemzedékekben 1 CAPS és 3 SSR markerrel hatékonyan szelektáltuk a rezisztens genotípusokat. A V. vinifera fajták általában fogékonyak a lisztharmatra, de a fogékonyságuk eltérő. A Dzsandzsal karát írták le először PM rezisztens fajtaként, később azonban többet is azonosítottak, köztük a Kismis vatkanát, rezisztencia génjüket azonban nem jellemezték. A Nimrang x Kismis vatkana hibrid család elemzése során bebizonyosodott, hogy a Kismis vatkana PM génje, amelyet REN1-nek neveztek el, nem azonos a RUN1-gyel. A 13-as kromoszómára térképeződött, míg a RUN1 a 12-re. A REN1 körül azonosított 3 SSR markerrel genotipizáltuk a Génuai zamatos x Kismis vatkana és BC4 x Kismis vatkana utódokat. Az utóbbi család egyedei közül RUN1/REN1 piramidált genotípusokat szelektáltunk. Az azonos fenotípust meghatározó piramidált géneket tartalmazó növények azonosítása csak DNS-szintű elemzéssel lehetséges. A MAS hatékonyságának növelésére multiplex PCR módszert dolgoztunk ki. A REN1-gyel kapcsolt marker SSR profil alapján a Dzsandzsal kara is REN1 gént hordoz.
Results in English
For validating markers linked to powdery (PM) and downy (DM) mildew resistance genes, applying them in marker assisted selection (MAS) we analyzed mapping populations, deriving from interspecific crosses of Vitis vinifera with Muscadinia rotundifolia carrying the dominant RUN1 (PM) and RPV1 (DM) resistance genes. One CAPS and 3 SSR markers proved to be adequate for selecting RUN1/RPV1 genotypes in the (M. rotundifolia x V. vinifera) BC4 x Cardinal, BC4 x Kishmish moldavskij and BC4 x Kishmish vatkana families. Kishmish vatkana is a PM resistant V. vinifera cultivar such as Dzhandzhal kara. Involving V. vinifera resistance genes into breeding gives the chance to avoid interspecific crosses. Analysis of a Nimrang x Kishmis vatkana progeny proved that PM resistance gene of Kishmish vatkana, called REN1, is different from RUN1. REN1 mapped into linkage group/LG 13, while RUN1 is in LG12. Three SSR markers were identified around the REN1 locus and applied for MAS in Génuai zamatos x Kishmis vatkana and BC4 x Kishmish vatkana hybrids. In this latter cross we proved the presence of the pyramided PM resistance genes. Plants carrying both RUN1 and REN1 for the same phenotype can be identified only with DNA analysis. This is the first time when SSR markers linked to REN1 were used for MAS. We elaborated a multiplex PCR method suitable for agarose electrophoresis. SSR profiles in REN1 linked loci suggest that Kismish vatkana and Dzhandzhal kara possess the same REN1 PM resistance gene.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=62535
Decision
Yes





 

List of publications

  
Lencsés A.K., Katuláné D.D., Galbács Zs., Molnár S., Halász G., Hoffmann S., Veres A., Szőke A., Heszky L., Kozma P., Kiss E.: Molekuláris módszerek alkalmazása a kárpát-medencei szőlő génforrások megőrzésére., . Hagyomány és haladás a növénynemesítésben. XV. Növénynemesítési Tudományos Napok. 2009. március 17. Budapest. 302-306. CD:// ISBN: 978-963-8351-34-0., 2009
Katula-Debreceni D., Veres A., Lencsés A.K., Szoke A., Kozma P., Hoffmann S., Heszky L., Kiss E.: Durable Resistance in Grapevine: MAS- Based Gene Pyramiding of Vitis vinifera Origin., Plant Genomics European Meeting Lisbon Portugal 2009. october 7-10 p. 115, 2009
Katuláné D.D., Veres A., Szőke A., Lencsés A. K., Kozma P., Heszky L., Kiss E.: Rezisztenciagének követése molekuláris markerekkel különböző szőlő hibrid-családokban., Lippay J. – Ormos I. – Vas K. Tudományos Ülésszak. Budapest, 2009. október 28-30. ISBN: 978-963-503-397-3. p. 284, 2009
Katuláné Debreceni D., Lencsés A. K., Szőke A., Veres A., Hoffmann S., Kozma P., Galli Zs., Kiss E., Heszky L.: Hogyan segíti a molekuláris markerek alkalmazása a szőlő rezisztencia-nemesítés hatékonyságát?, FVM Tudomány Ünnepe: Fiatal agrárkutatók az élhető Földért. Összefoglalók, p. 47., 2009
Katula-Debreceni D., Lencsés A.K., Szőke A., Veres A., Hoffmann S., Kozma P., Kovács L., Heszky L., Kiss E.: Marker-assisted selection for two dominant powdery mildew resistance genes introgressed into a hybrid grape family., submitted, 2010
Katula-Debreceni, D., Veres A., Szőke A., Lencsés A.K., Kozma P., Hoffmann S., Kiss E.: Marker-based selection for powdery mildew resistance genes in different grape hybrid families., submitted, 2010
Katuláné D.D., Lencsés A.K., Szőke A., Veres A., Hoffmann S., Kozma P., Heszky L., Kiss E Kozma P., Heszky L.: Piramidált rezisztencia gének molekuláris szelekciója szőlőben., Hagyomány és haladás a növénynemesítésben. XV. Növénynemesítési Tudományos Napok. 2009. március 17. Budapest.228-232. CD:// ISBN: 978-963-8351-34-0., 2009
Galbács Zs., Molnár S., Halász G., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Tóth Zs., Pilinszky K., Wichmann B., Kiss E., Kozma P., Heszky L.: Mikroszatellit ujjlenyomat alkalmazása ”hungaricum” szőlőfajták pedigré elemzésére, Debreceni Egyetem Agrártudományi Közlemények, Acta Agraria Debreceniens 2007/27. 71-77., 2007
Molnár S., Galbács Zs., Halász G., Hoffmann S., Veres A., Szőke A., Galli Zs., Szádeczky-Kardoss B. Kozma P., Kiss E., Heszky L.: Lisztharmat ellenálló és fogékony genotípusok szelekciója molekuláris markerekkel, Debreceni Egyetem Agrártudományi Közlemények, Acta Agraria Debreceniensis 2007/27:100-104., 2007
Kiss E., Halász G., Kozma P., Heszky: Magyar Szőlő Mikroszatellit Adatbázis (Hungarian Vitis Microsatellite Databank), www.mkk.szie.hu/dep/gent. Vitis-SSR, 2006
Halász G., Molnár S., Galbács Zs., Veres A., Hoffmann S., Kozma P., Galli Zs., Kiss E., Heszky L.: Szőlőfajták pedigréjének elemzése mikroszatellit ujjlenyomat alapján, XII. Növénynemesítési Tudományos Napok, XII. Scientific Days of Plant Breeding Budapest MTA 2006. március 7-8. Összefoglalók, p. 34., 2006
Kiss E., Kozma P., Halász G., Galbács Zs., Molnár S., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Heszky L.: Pedigree of Carpathian Basin and Hungarian grapevine cultivars based on microsatellite analysis., 9th International Symposium on Grape Genetics and Breeding, July 2-7, 2006. Udine, Italy, Book of Abstracts, p. 192., 2006
Molnár S., Galbács Zs., Halász G., Veres A., Hoffmann S., Kozma P., Galli Zs., Kiss E., Heszky L.: Szőlő lisztharmat rezisztencia gén molekuláris markerezése, XII. Növénynemesítési Tudományos Napok, XII. Scientific Days of Plant Breeding Budapest MTA 2006. március 7-8. Összefoglalók, p. 34., 2006
Kozma P., Halász G., Galbács Zs., Molnár S., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Kiss E., Heszky L. Heszky L.: Analysis of grapevine hybrid familiy with molecular markers linked to powdery mildew resistance gene., 9th International Symposium on Grape Genetics and Breeding, July 2-7, 2006. Udine, Italy, ISHS Acta Horticulturae 827: 627-629., 2009
Kozma P., Halász G., Galbács Zs., Molnár S., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Kiss E., Heszky L. Heszky L.: Analysis of grapevine hybrid familiy with molecular markers linked to powdery mildew resistance gene, 9th International Symposium on Grape Genetics and Breeding, July 2-7, 2006. Udine, Italy, Book of Abstracts, p. 56., 2006
Molnár S., Galbács Zs., Halász G., Hoffmann S., Kiss E., Kozma P., Galli Zs., Veres A., Szőke A., Heszky L.: Marker assisted seelection (MAS) for powdery mildew resistance in a grapevine hybrid family, Vitis 46 (4), 212-213, 2007
Molnár S., Galbács Zs., Halász G., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Kozma P., Kiss E., Heszky L.: SSR based study of grapevine varieties of Carpathian Basin and Hungarian origin, 11th IAPTC&B Congress; Biotechnology and Sustainable Agriculture 2006 and Beyond; Beijing, China, August 13-18, 2006. Book of Abstracts, p. 166. (P-1469)., 2006
Halász G., Molnár S., Galbács Zs., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Kiss E., Kozma P., Heszky L.: Kárpát-medencében őshonos és mai szőlőfajták genotípusának és genetikai távolságának meghatározása mikroszatellit elemzéssel., XLVIII. Georgikon Napok, 48th Georgikon Scientific Conference, Keszthely, 2006. szeptember 21-22. p. 175., 2006
Kozma P., Molnár S., Galbács Zs., Halász G., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Heszky L., Kiss E.: Markerekre alapozott szelekció lisztharmat rezisztenciára szőlő back-cross nemzedékben, XLVIII. Georgikon Napok, 48th Georgikon Scientific Conference, Keszthely, 2006. szeptember 21-22. p. 179., 2006
Kiss E., Kozma P., Halász G., Galbács Zs., Molnár S., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Heszky L.: Pedigree of Carpathian Basin and Hungarian grapevine cultivars based on microsatellite analysis, 9th International Symposium on Grape Genetics and Breeding, July 2-7, 2006. Udine, ISHS Acta Horticulturae 827: 221-224., 2009
Kozma P., Kiss E., Hoffmann S., Galbács Zs., Dula T.: Using the powdery mildew resistant Muscadinia rotundifolia and Vitis vinifera cv. Kismis Vatkana for breeding new cultivars. resistance gene, 9th International Symposium on Grape Genetics and Breeding, July 2-7, 2006. Udine, Italy, Book of Abstracts p., 2006
Kozma P., Kiss E., Hoffmann S., Galbács Zs., Dula T.: Using the powdery mildew resistant Muscadinia rotundifolia and Vitis vinifera cv. Kismis Vatkana for breeding new cultivars., 9th International Symposium on Grape Genetics and Breeding, July 2-7, 2006. Udine, Italy, ISHS Acta Horticulturae 827: 559-564., 2009
Halász G., Molnár S., Galbács Zs., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Kiss E., Kozma P., Heszky L. Szőke A., Heszky L.: Kárpát-medencében őshonos és mai szőlőfajták genotípusának és genetikai távolságának meghatározása mikroszatellit elemzéssel, XLVIII. Georgikon Napok, 48th Georgikon Scientific Conference, Keszthely, 2006. szeptember 21-22. CD:\Teljes anyagok\Halász et al., 2006
Kozma P., Molnár S., Galbács Zs., Halász G., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Heszky L., Kiss E.: Markerekre alapozott szelekció lisztharmat rezisztenciára szőlő back-cross nemzedékben, XLVIII. Georgikon Napok, 48th Georgikon Scientific Conference, Keszthely, 2006. szeptember 21-22. CD:\Teljes anyagok\Kozma et al., 2006
Molnár S., Galbács Zs., Halász G., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Hoffmann S., Wichmann B., Kiss E., Heszky L., Kozma P.: A Muscadinia rotundifolia eredetű Run1 génnel kapcsolt DNS markerek alkalmazása lisztharmattal szemben rezisztens szőlő genotípusok szelekciójára., VII. Magyar Genetikai Kongresszus, Balatonfüred 2007. április 15-17. Összefoglalók p. 150., 2007
Kiss E., Molnár S., Galbács Zs., Halász G., Hoffmann S., Kozma P., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Heszky L.: Marker assisted selection in grapevine for powdery mildew resistance, ENDURE Workshop RA4.2, Exploitation of Plant Genetic Resistance, Angers, France, 5-6. July 2007. p. 18., 2007
Kiss E., Halász G., Kozma P.: Hungarian Vitis Microsatellite Database, XXXth OIV World Congress Budapest 10-16. June, 2007
Galbács Zs., Molnár S., Halász G., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Koncz T., Debreceni D., Wichmann B., Pilinszky K., Tóth Zs., Szádeczky-Kardoss B., Kiss E., Heszky L.: Szőlőfajták genotipizálása mikroszatellit, kloroplasztisz-specifikus, retrotranszpozon eredetű és génspecifikus markerekkel, XIII. Növénynemesítési Tudományos Napok, Budapest MTA 2007. március 12. Összefoglalók, p. 89., 2007
Kiss E., Kozma P., Halász G., Heszky L.: Magyar Szőlő Mikroszatellit Adatbázis, XIII. Növénynemesítési Tudományos Napok, Budapest MTA 2007. március 12. Összefoglalók, p. 45, 2007
Kozma P., Hoffmann S. Dula B.-né , Kiss E.: Peronoszpóra és lisztharmat rezisztens szőlőfajták nemesítése, XIII. Növénynemesítési Tudományos Napok, Budapest MTA 2007. március 12. Összefoglalók, p. 42., 2007
Molnár S., Galbács Zs., Hoffmann S., Kozma P., Veres A., Halász G., Galli Zs., Szőke A., Heszky L., Kiss E.: Markerekre alapozott szelekció a szőlő lisztharmat rezisztencia-nemesítésben., „Lippay János – Ormos Imre – Vas Károly” Tudományos Ülésszak Összefoglalók, Budapest, november 7-8. p. 234-235, 2007
Galbács Zs., Molnár S., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Halász G., Heszky L., Kiss E: Szőlőfajták genotipizálása mikroszatellit markerekkel., „Lippay János – Ormos Imre – Vas Károly” Tudományos Ülésszak Összefoglalók, Budapest, november 7-8. p. 232-233., 2007
Galbács Zs., Molnár S., Halász G., Hoffmann S., Kozma P. Kovács L., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Heszky L. Kiss E.: Identification of grapevine cultivars using microsatellite-based DNA barcodes., Vitis, 48 (1), 17-24, 2009
Hoffmann S., Di Gaspero G., Kovács L., Howard S., Kiss E., Galbács Zs., Testolin R., Kozma P. E., Kozma P., Heszky L.: Resistance to Erysiphe necator in the grapevine ’Kishmish vatkana’ is controlled by a single locus through restriction of hyphal growth., Theoretical and Applied Genetics, 116:427-438, 2008
Katula-Debreceni D., Kiss E., Lencsés A.K., Szőke A., Veres A., Hoffmann S., Kozma P., Galli Zs., Heszky L.: Simultaneous selection for powdery mildew resistance genes of different origin in grapevine (Vitis vinifera L.), Modern Variety Breeding for Present and Future Needs. Proceedings of 18th EUCARPIA General Congress. Valencia 9-12 September 2008. p. 127-128., 2008
Molnár S., Galbács Zs., Halász G., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Szőke A., Katuláné Debreceni d., Kozma P., Kiss E., Heszky L: Run1 génnel kapcsolt SSR markerek alkalmazása lisztharmattal szemben rezisztens szőlő genotípusok szelekciójára., XIV. Növénynemesítési Tudományos Napok, XIV. Scientific Days of Plant Breeding Budapest MTA 2008. március 12. Összefoglalók, p. 65., 2008
Molnár S., Galbács, Zs., Debreceni-Katula D., Szőke A., Veres A., Hoffmann S., Kozma P., Galli Zs., Kiss E., Heszky L: Application of Molecular Markers Linked to Run1 Powdery Mildew Resistance Gene, International Conference; Molecular Mapping and Marker Assisted Selection in Plants, Abstract of Poster Presentation, p. 67., 2008
Katula-Debreceni D., Lencsés A. K., Szőke A., Veres A., Hoffmann S., Kozma P., Kiss E., Heszky L: Powdery and downy mildew resistance in grapevine: MAS-based gene pyramiding in Vitis vinifera L., International Conference; Molecular Mapping and Marker Assisted Selection in Plants, Abstract of Poster Presentation, p. 75., 2008
Katula-Debreceni D., Lencsés A. K., Szőke A., Veres A., Hoffmann S., Kozma P., Kiss E., Heszky L: MAS alaklamazása rezsiztencia gének piramidálásának bizonyítására szőlőben, Tudomány ünnepe. FVM, Budapest 2008. november 24., 2008
Katuláné Debreceni, D., Lencsés, A. K., Szőke, A., Veres, A., Hoffmann, S., Erdélyi Sz., Heszky, L., Kiss, E., Kozma, P.: Muscadinia rotundifolia Mich. Small és Vitis vinifera L. eredetű lisztharmat rezisztencia felhasználása a szőlő nemesítésben markerekre alapozott szelekcióval., Kertgazdaság, 41 (2), 2009



Back »