Nature of mixed infection type 2(5) observed in rye (Secale cereale L.) plants carrying the Pr1 leaf-rust resistance gene

Abstract

Bei der Inokulation von Trägern des dominanten Braunrostresistenzgens Pr1 mit einer komplexen Braunrostpopulation kommt es vorwiegend zur Entwicklung eines gemischten Infektionstyps IT 2(5). In der hier vorgestellten Studie wurde die Entstehung dieses gemischten Infektionstyps untersucht. Die Ergebnisse belegen, dass IT 2(5) weder durch partielle Dominanz des Resistenzgens Pr1, noch durch Einflüsse des genetischen Hintergrundes verursacht wird. Die Entstehung von IT 2(5) liegt vielmehr in der Existenz einer Pr1-virulenten Braunrostrasse im verwendeten Inokulum begründet, die in einer niedrigen Frequenz auftritt. Mit Hilfe eines einfachen Versuchsansatzes wurde die Frequenz der Pr1-virulenten Braunrostrasse in der verwendeten Braunrostpopulation geschätzt. Hierbei wurden vergleichende Blattsegmenttests von Pr1-Trägern und Genotypen ohne Pr1 durch­geführt und die bei beiden Genotypen erfassten Pustelanzahlen zueinander in Beziehung gesetzt. Im vorliegenden Fall wurde für die Pr1-virulente Braunrostrasse innerhalb einer im Feld gesammelten lokalen Braunrostpopulation eine Frequenz von 3,19% geschätzt. Durch ein Validierungsexperiment, in dem eine aus einer Pr1-virulenten und einer Pr1-avirulenten Braunrostrasse erstellte Rostpopulation eingesetzt wurde, konnte die geschätzte Frequenz bestätigt werden.When challenged with a complex leaf-rust inoculum, rye plants carrying the dominant leaf-rust resistance gene Pr1 predominantly react with a mixed infection type, IT 2(5). The present study investigates the nature of this mixed infection type. The results demonstrate, that IT 2(5) is not caused by partial dominance of Pr1 nor by the genetic background. Rather, IT 2(5) reflects the occurrence of Pr1-virulent leaf-rust races among the inoculum in low frequency. A simple approach was followed to estimate the frequency of Pr1-virulent races in a leaf-rust population. This approach included comparative detached-leaf testing of Pr1 carriers and Pr1-deficient genotypes and relating the numbers of pustules observed on both genotypes. For the present case we estimated a frequency of 3.19% of Pr1-virulent leaf-rust races among a local leaf-rust population sampled in the field. This estimate was verified in a validation experiment

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