Durable resistance in grapevine: MAS- based gene pyramiding and comparison of two powdery mildew resistance genes of Vitis vinifera origin  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
72424
Type PD
Principal investigator Veres, Anikó
Title in Hungarian Tartós rezisztencia szőlőben: markerekre alapozott génpiramidálás és két, Vitis vinifera eredetű lisztharmat rezisztenciagén összehasonlítása
Title in English Durable resistance in grapevine: MAS- based gene pyramiding and comparison of two powdery mildew resistance genes of Vitis vinifera origin
Keywords in Hungarian génpiramidálás, tartós rezisztencia, lisztharmat rezisztencia, Run1, Rpv1, Ren1, QTL
Keywords in English durable resistance, grape, PM resistance, Run1, Rpv1, Ren1, QTL
Discipline
Plant breeding (Council of Complex Environmental Sciences)60 %
Genomics, comparative genomics, functional genomics (Council of Medical and Biological Sciences)20 %
Horticulture (Council of Complex Environmental Sciences)20 %
Panel Complex agricultural sciences
Department or equivalent Genetikai, Mikrobiológiai és Biotechnológiai Intézet (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences)
Starting date 2008-06-01
Closing date 2011-07-31
Funding (in million HUF) 12.370
FTE (full time equivalent) 2.09
state closed project
Summary in Hungarian
A rezisztencia-nemesítés fő célja tartós rezisztenciával rendelkező fajták előállítása. A tartós rezisztenciát egy vagy több gén határozhatja meg. A szőlő rezisztencia-nemesítés célja lisztharmattal és peronoszpórával szemben ellenálló fajták előállítása, mivel a hagyományos Vitis vinifera fajták nem rezisztensek ezekre a gombákra. Mivel az 1960-as évek közepéig azonosítottak ellenálló V. vinifera fajtákat, vad Vitis fajokat alkalmaztak rezisztenciagén forrásként. A Muscadinia rotundifolia domináns lisztharmat (Run1) és peronoszpóra (Rpv1) rezisztencia génekkel rendelkezik. Egy M. rotundifolia x V. vinifera BC4 hibrid 1996-ban került Magyarországra. Ezt a hibridet Kozma és mtsai. V. vinifera fajtákkal keresztezték rezisztens fajták előállításra. A V. vinifera fajták általában fogékonyak a lisztharmatra, de a fogékonyságuk eltérő. A ’Dzsandzsal kará’-t írták le először PM rezisztens fajtaként, később azonban többet is azonosítottak, köztük a Kismis vatkanát. A BC4 hibridet Pécsett (Kozma et al.) Kismis vatkanával is keresztezték (BC5). Kismis vatkánában a Ren1 gén felelős a rezisztenciáért, tehát a BC5 utódnemzedékben kell lenniük rezisztens Run1/Rpv1/Ren1 genotípusoknak. A ’Dzsandzsal kará’-ban még nem azonosították a PM gént. A kutatás célja egyrészt multiplex PCR alkalmazása a rezisztens Run1/Ren1/Rpv1 genotípusok egylépéses szelekciójára a BC5 hibridekben. Második cél a Kismis vatkana és a ’Dzsandzsal kara’ lisztharmat rezisztencia génjeinek molekuláris összehasonlítása.
Summary
Production of varieties carrying durable resistance is the main goal of resistance breeding. Durable resistance can be controlled either by one gene or can be the result of several genes. Resistance breeding in viticulture aims at producing cultivars resistant to powdery (PM) and downy mildew (DM). Since no V. vinifera cultivars carrying PM resistance genes were found till the mid ’60-ies, wild Vitis species were applied as resistance gene sources. Muscadinia rotundifolia is an excellent resistance gene source carrying the Run1 dominant PM resistance gene and the Rpv1 major DM resistance genes. A (M. rotundifolia x V. vinifera) BC4 hybrid got in Hungary in 1996 and was applied in crosses with V. vinifera cultivars. However the V. vinifera cultivars is classified as susceptible, different cultivars show varying levels of susceptibility. ‘Dzsandzsal kara’ was described first as PM resistant V. vinifera cultivar, and was also involved in breeding. Kishmish vatkana is also a PM resistant V. vinifera cultivar, and it was also crossed with the BC4 by Kozma et al. (BC5). PM resistance gene of ’Kishmish vatkana’ was identified as Ren1. The PM resistance gene of ’Dzsandzsal kara’ is still unkknown. Our first goal is to apply multiplex PCR for the simoultanous screening for Run1/Ren1/Rpv1 genotypes in segregating populations deriving from the cross BC4 x ’Kishmish vatkana’. Second aim is the comparison of PM resistance genes of ’Kishmis vatkana’ and ’Dzsandzsal kara’.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Az általunk kidolgozott MAS a BC4 x Kismis vatkana hibridpopuláció halmozott rezisztenciagéneket hordozó genotípusainak szelekciójára alkalmas. A különböző markerekkel kapott eredményeink alapján a módszer alkalmas a génhalmozott (Run1 és Ren1 gén), hordozó egyedek elkülönítésére. A multiplex PCR-el gyorsan és költségtakarékosan szelektálhatjuk ki a mindkét lisztharmat rezisztencia gént hordozó értékes egyedeket, amelyek a molekuláris vizsgálatok nélkül, hagyományos módszerekkel nem azonosíthatóak. A (Dzsandzsal kara x Laszta) x (Katta kurgán x Perlette) hibridpopulációt rezisztencia génekkel (Ren1, Run1, Rpv1) és PM QTL-ekkel kapcsolt markerekkel teszteltük. Összehasonlítottuk a Kismis vatkana és a Dzsandzsal kara rezisztencia génjeit molekuláris markerek alapján. Eredményeink azt mutatták, hogy a 13-as kapcsoltsági csoportban a Ren1 lisztharmat rezisztencia génnel kapcsolt SSR markerek rezisztenciát jelző alléljei megegyeztek, így a két rezisztencia gén azonos. Az irodalomban leírt PM QTL-lel kapcsolt markerek nem alkalmasak a populáció vizsgálatára, mert a rezisztens szülő (Dzsandzsal kara x Laszta) az SSR analízis alapján homozigóta a lisztharmat QTL-ekkel kapcsolt mikroszatellit markerekkel kapott allélokra. A PM QTL-lel kapcsolt ScORA760 SCAR markerrel jellemeztünk magyar nemesítésű rezisztens fajtákat. Eredményeik segítséget nyújthatnak a fajtaválasztáshoz egy rezisztencia nemesítési programban, ahol a különböző rezisztencia gének kombinálása, halmozása a cél.
Results in English
The purpose of our study was to select the genotypes carrying pyramided resistance genes and to follow the single resistance genes in the BC4 (VRH 3082-1-42) x V. vinifera ‘Kishmish vatkana’ progenies with linked markers. Using multiplex PCR enables us to select the valuable genotypes in a single step, saving time, effort and sources. Marker-assisted selection is indispensable for selecting Run1+/Ren1+ genotypes due to the same phenotypic effect of both resistance genes. Our results demonstrate that SSR markers developed for the mapping of the disease resistance loci can be applied for MAS (marker assisted selection). We tested the (‘Dzhandzhal kara’ x ’Laszta’) x ( ’Katta kurgán’ x’Perlette’) hyibrid population with markers linked to known resistance genes (Ren1, Run1, Rpv1) and PM QTLs because of the ‘Seyve Villard’ origin of ‘Laszta’. The population enabled us to compare the resistance genes of the two Central-Asian table grape cultivars, ‘Kishmish vatkana’ and ‘Dzhandzhal kara’. The data showed that SSR profiles in Ren1 linked loci on LG 12 that ‘Kishmish vatkana’ and ‘Dzhandzhal kara’ possess the same Ren1 PM resistance gene, confirmed by the literature. PM QTLs described in ‘Regent’ cultivar were not appropriate to analyze this population, because the resistant parent (‘Dzhandzhal kara’ x ‘Laszta’) is homozygous for the alleles of the linked SSR markers. We characterized PM resistant cultivars from Hungarian bred resistant with ScORA760 SCAR marker linked to PM QTL. Our data can be useful for a resistance breeding program, where the aim is disease resistance pyramiding with MAS.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=72424
Decision
Yes





 

List of publications

  
Kiss E., Katuláné Debreceni D., Lencsés A. K., Szőke A., Veres A., Hoffmann S., Kozma P., Heszky L: . Lisztharmat-rezisztenciagéneket hordozó szőlő genotípusok azonosítása molekuláris markerekkel., Proccidings of Magyar Professzorok Világtanácsa, Veszprém., 2009
D. Katula-Debreceni; A. Veres; K. A. Lencsés; A. Szoke; P. Kozma; S. Hoffmann; L. Heszky; E. Kiss:: Durable Resistance in Grapevine: MAS- Based Gene Pyramiding of Vitis vinifera Origin, Plant Genomics European Meeting Lisbon Portugal 2009. october 7-10 p115, 2009
Katuláné Debreceni Diána, Lencsés Andrea Kitti, Szőke Antal, Veres Anikó, Hoffmann Sarolta, Kozma Pál, Galli Zsolt, Kiss Erzsébet, Heszky László: 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.G., Heszky, L. Kiss E.: Marker-assisted selection for two dominant powdery mildew resistance genes introgressed into a hybrid grape family, Sci. Horticult. 126: 448-453., 2010
Kozma P., Halász G., Galbács Zs., Molnár S., Hoffmann S., Veres A., Galli Zs., Kiss E., Heszky L.: Analysis of grapevine hybrid familiy with molecular markers linked to powdery mildew resistance gene., ISHS Acta Horticulturae, 827:627-629, 2009
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., Proceedings of the 6th International Workshop on Grapevine Downy and Powdery Mildew. July 4-9, 2010 Bordeaux, France. 42-45 INRA ISBN: 978-2-7380-1279-1, 2010
Katuláné Debreceni Diána, Szőke Antal, Kiss Erzsébet, Kozma Pál, Veres Anikó: Magyar nemesítésű lisztharmatrezisztens szőlő fajták jellemzése lisztharmat QTL-lel kapcsolt SCAR markerrel., IX. Magyar Genetikai Kongresszus és XVI. Sejt- és Fejlődésbiológiai Napok 2011. 03. 25-27., 2011
Veres A, Katula-Debreceni D., Szőke A., Kozma P., Kiss E.: Analysis of powdery mildew QTL in grape for gene pyramiding purposes, 21. International Geisenheim Grapevine Propagation Conference July 21 to 23, 2011
Veres Anikó, Katuláné Debreceni Diána, Szőke Antal, Kozma Pál, Kiss Erzsébet: Magyar nemesítésű rezisztens szőlőfajták lisztharmat QTL-jeinek követése molekuláris markerekkel., Kertgazdaság (in press), 2011
Katuláné Debreceni D., Lencsés A. K., Szőke A., Veres A., Hoffmann S., Kozma P., Heszky L., Kiss E.: Piramidált rezisztenciagének molekuláris szelekciója szőlőben, XV. Növénynemesítési Tudományos Napok, 2009. Hagyomány és haladás a növénynemesítésben. pp. 228-232. CD:// ISBN: 978-963-8351-34-0., 2009
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 resistence genes of different origin in grape (vits vinifera L.), Proccidings of 18 th EUCARPIA General Congress p.127-128, 2008
Diána Katula- Debreceni, Erzsébet Kiss., Andrea Kitti Lencsés , Antal Szőke, Anikó Veres, Sarolta Hoffmann, Pál Kozma, László Heszky: Marker assisted selection for powdery and downy mildew resistance genes of different origin in grapevine (vitis viniferaL.), Procidings Workshop on the role of marker assisted selection in breeding varieties for organic agriculture Wageningen p. 57, 2009
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) 82-91, 2009



Back »