Züchterische Strategien zur Bekämpfung der Kolbenfäule bei Mais

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1 Züchterische Strategien zur Bekämpfung der Kolbenfäule bei Mais Thomas Miedaner Landessaatzuchtanstalt Stuttgart

2 Kolbenfäule bei Mais Verschiedene Fusarium-Arten Mykotoxinbildung (EU-Grenzwerte!) Alle Pflanzenteile befallen Pflanzenbauliche Maßnahmen: Fruchtfolge und Vorfrucht Stoppelbearbeitung: Strohrotte fördern Kontrolle des Maiszünslers Erntetermin Sortenwahl Weizen nach Mais = RISIKO!!! DOW - Ear rot Jan

3 Lebenszyklus von F. graminearum Symptom Infektion durch Narbenfäden, Wunden Kolbenbefall Überwinterung in Stoppeln Sporenverbreitung Fruchtkörper (Perithezien) Ascus mit Askosporen pioneer.com 3

4 Viele Fusarium-Arten bei Mais Fusarium-Art DON NIV ZON MON T-2 FUM BEA DAS F. graminearum F. proliferatum F. verticillioides + F. subglutinans + + Selten(er) vorkommende Arten: F. avenaceum + + F. crookwellense F. culmorum F. equiseti F. sporotrichoides + + DON=Deoxynivalenol, NIV = Nivalenol, ZON=Zearalenon, MON = Moniliformin, FUM = Fumonisine, BEA = Beauvericin, DAS = Diacetylscirpenol 4

5 Fusarium-Arten F. graminearum F. culmorum F. avenaceum F. verticillioides F. proliferatum F. subglutinans Gerlach & Nirenberg

6 Variables Vorkommen der Arten Anteil an befallenen Körner in % F. graminearum F. subglutinans F. proliferatum F. verticillioides Andere KoFuMa Projekt, Lemmens

7 Mykotoxine Österreich Natürliche Infektion, Daten von 2014 vorläufig DON (mg/kg) 3.5 DON 3 ZON ZON (mg/kg) EU-Grenzwert für Lebensmittel (unbehandelter Mais) Quelle: 7

8 Mykotoxine Bayern Natürliche Infektion, Mittel zweier Sorten (anf/mittel-anf) 6 Früh Mittelfrüh Mittelspät DON (mg/kg) EU-Grenzwert Quelle: 8

9 Einfluss der Sorte auf den DON-Gehalt DON-Gehalt (mg/kg) Resistenteste S. Anfälligste S. EU-Grenz-/ Richtwerte Rind (> 4Mo.) Geflügel Lebensmittel Schwein 0.0 Früh M'früh M'spät Früh M'früh M'spät Quelle: 9

10 Inokulationsmethoden Fusarium graminearum Gibberella ear rot ( red/pink ear rot ) F. verticillioides Fusarium ear rot ( white/purple ear rot ) Narbenfadenkanal Körner Natürliche Infektion + Maiszünsler Reid et al.,

11 Einfluss der Infektionsmethode 148 Dent-Linien späte Reifegruppe, Italien, 2 Jahre FVs FVk FVn FVs ** 0.48 ** FVk ** FVn s = Narbenfaden-Inokulation k = Korn-Inokulation n = Natürliche Infektion Löffler et al

12 Korrelation FG : FV r = 0.54** 50 Bonitur FV [%] Bonitur FG [%] Löffler et al

13 Standardvorgehen UHOH Isolate IFA 66 (FG), FV234/1 (FV) FG: 1 ml, 100,000 Sporen/ml FV: 1 ml, 1,000,000 Sporen/ml Inokulation des Narbenfadenkanals 5-6 Tg nach Erscheinen der Narbenfäden Nur Kolben von Pflanzen desselben Entwicklungsstadiums verwenden 6-8 Pflanzen/Parzelle (aus 20 Pfl.) Schätzung des Befalls (%) nach Entlieschen Mykotoxinbestimmung mit Immunotest Transformation der Daten 13

14 Genetische Variation in Elite-Linien N-/S-Germany, N-France S-France, S-Hungary A 70 Early group B 70 Early group C 70 Mid-late group Number of inbred lines Number of inbred lines Number of inbred lines FG severity [%] FV severity [%] FV severity [%] 150 inbreds, 1-3 locations, 2 years Löffler et al UHOH - LSA

15 Korrelationen Symptom : Mykotoxine F. graminearum F. verticillioides Deoxynivalenol [4 th root mg kg -1 ] r P =0.95 r G =0.99 Ear rot - DON F. graminearum severity [%] Löffler et al

16 QTL-Kartierung QTL = Chromosomenbereich mit einem +/- kleinen Beitrag zu einem quantitativen Merkmal Martin, mdl. Mitt. 16

17 QTL-Kartierung - Ergebnisse Kolbenbefall DON ZEA Martin et al

18 QTL für Alles Kolbenbefall Kolbenbefall DON-Gehalt DON-Gehalt ZON-Gehalt ZON-Gehalt Martin et al

19 Additive Effekte von zwei major QTL R 2 = 20% Kolbenbefall (%) Kolbenbefall Martin, mdl. Mitt. 19

20 Züchtung auf verringerten DON-Gehalt 100 Eltern Selektierte Nk Kolbenbefall (%) Befall (%) DON (mg/kg) DON-Gehalt (mg/kg)

21 Zusammenfassung Komplexes Krankheitsgeschehen: Viele Fusarium-Arten/Mykotoxine, versch. Infektionsmethoden Screening von Linien mit F. graminearum/kolbenbonitur Später: Zusätzliche Infektion von Testkreuzungen, Bestimmung von Mykotoxinen Beide Genpools müssen verbessert werden, ebenso alle Reifegruppen Es gibt bereits große Sortenunterschiede! Resistenz gegen Kolbenfusariosen vermindert Mykotoxine 21

22 Dank an Alle A. E. Melchinger, H. F. Utz, T. Schrag C. Bolduan, M. Löffler, M. Martin, S. Han T. Welz, U. Ufermann, D. Schwegler N. Friedl, J. Jesse, H. Pöschel, T. Schmidt B. Kessel, M. Ouzunova 22