Institut für die Sicherheit biotechnologischer Verfahren bei Pflanzen
Viren stellen eine erhebliche Bedrohung für die Tomatenproduktion dar, da viele leicht übertragbar sind und erhebliche wirtschaftliche Verluste verursachen können und. So liegen aktuellen Verluste in der Tomatenproduktion aufgrund einer Virusinfektion zwischen 70 und 95 %. Das Tomato Brown Rugose Fruit Virus (ToBRFV) ist ein neues Tobamovirus, das Tomaten- und Paprikapflanzen auf der ganzen Welt infiziert - so auch in Deutschland. ToBRFV hat die langjährig genutzten genvermittelten Resistenzen gegen Tobamoviren überwunden. ToBRFV ist im Tomaten- und Paprikaanbau besonders problematisch, da Infektionen über Saatgut, Pfropfreiser, Stecklinge und Setzlinge aber auch über frische Früchte verschleppt werden. Sobald das Virus in ein Gebiet eingeschleppt wurde, sind die infizierte Pflanzen zu vernichten und strenge Hygienekontrollen durchzuführen. Um die Einschleppung und Verbreitung des Virus in Europa zu verhindern, hat die Europäische und Mediterrane Pflanzenschutzorganisation (EPPO) ToBRFV in die EPPO-Warnliste (Durchführungsbeschluss der Kommission EU 2019/1615) und in die Liste der Quarantäneorganismen (Verordnung der Kommission EU 2019/2072) aufgenommen. Es besteht die Gefahr, dass die Auswirkungen von ToBRFV auf die Tomaten- und Paprikaerzeugung durch höhere Temperaturen infolge der globalen Erwärmung verstärkt werden. Daher ist es dringend erforderlich, neue Resistenzgene zu identifizieren und über Züchtungsprogramme in kommerzielle Hybriden oder Sorten einzubringen. Das Screening des vorhandenen Zuchtmaterials auf Resistenz gegen ToBRFV ist bisher allerdings ohne brauchbaren Erfolg verlaufen. Um eine Pflanze zu infizieren, müssen Viren wie andere Krankheitserreger mit spezifische Wirtsfaktoren (i-d.R. Proteine) nutzen. Diese Wirtsfaktoren beruhen auf „Empfindlichkeitsgenen“ (S-Gene), und ihr Fehlen verhindert eine Infektion. Daher gelten S-Gene als gute Zielgene, um durch Mutation Resistenz oder Toleranz zu erreichen. Allerdings haben S-Gene auch für die Pflanzen eine Funktion. Modulation der Expression solcher Gene kann daher unerwünschte, negative und/oder pleiotrope Effekte in der Pflanze hervorrufen wie z. B. Entwicklungsdefekte, Ertragsminderung oder sogar eine erhöhte Anfälligkeit für andere Krankheitserreger. Ziel dieses Projekts ist es zu untersuchen, welche Rolle diese S-Gene bei der Virusinfektion spielen, und ob Veränderungen (Ausschalten) dieser Gene zu einer Resistenz oder Toleranz der Pflanze gegenüber dem ToBRFV oder/und zu unerwünschten Nebenwirkungen führen können. Im Rahmen des Projektes werden mittels des CRISPR/Cas-Systems die potenziellen Anfälligkeitsgene herunterreguliert oder ausgeschaltet, und die Wechselwirkung mit der Virusinfektion untersucht. Das Projekt identifiziert und charakterisiert S-Gen-Kandidaten und bewertet etwaige Nebeneffekte.
Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V.
