Schlüsselwörter
(Englisch)
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microarrays, molecular markers, molecular diagnostics, pests, diseases, pesticide resistance, cytochrome P450, epidemiology
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Die eindeutige Identifikation von Schadorganismen, epidemiologische Daten über ihre Ausbreitung und Häufigkeit und Informationen über allfällige Pestizidresistenzen sind notwendige Voraussetzungen für einen effizienten und nachhaltigen Pflanzenschutz. Der Einsatz molekulargenetischer Methoden ist geeignet, wenn morphologische Be-stimmung unmöglich ist oder grosse Probenmengen anfallen. Die wichtigsten Herausforderungen sind dabei die genetische Diversität innerhalb und zwischen Arten, die mit einer Vielfalt an unterschiedlichen Methoden unter-sucht wird, und die Entwicklung molekularer Marker für Genom-Charakterisierungen, z.B. die Pestizidresistenzen.
In diesem Projekt verfolgen wir zwei Ansätze. Im ersten Ansatz geht es um eine Vereinfachung der Methoden mit Hilfe von Microarrays. Die Microarray-Technologie ermöglicht, die Diagnose verschiedenster Organismen zu ver-einheitlichen. Wir arbeiten parallel mit zwei unterschiedlichen Strategien. Mit der klassischen Strategie, die sich bereits gut in der Praxis bewährt hat, führen wir die Diagnose aufgrund von Sequenzunterschieden in PCR-amplifizierten DNA-Fragmenten durch. Mit der "Random-Chip" Strategie (Patent angemeldet) wird dasselbe Ziel angestrebt, wobei die Diagnose auf Markern aus dem gesamten Genom basiert. Im zweiten Ansatz geht es darum, die molekulare Epidemiologie der Pestizidresistenz von Cydia pomonella zu untersuchen. Zuerst müssen die ent-sprechenden Marker entwickelt werden, ebenfalls mit zwei Strategien. Zum einen wird die Cytochrom P450 Fami-lie untersucht, die bei vielen verwandten Arten für Pestizidresistenzen verantwortlich gemacht wird. Zum anderen werden mit verschiedenen Genomscreening-Methoden weitere Resistenzmarker gesucht.
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Projektziele
(Deutsch)
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Microarrays: Entwicklung der molekularen Diagnostik auf der Basis von Microarrays. Dadurch soll die Diagnose von agronomisch relevanten Organismen vereinfacht und die Kapazität einzelner Labors erhöht werden. Mehrere relevante Schadorganismen sollen auf einem Microarray identifiziert werden können. Indikatoren: 1) Das Potenzial des Random Chip Prinzips ist abgeklärt. 2) Ein funktionsfähiger Chip mit mind. 50 ökonomisch relevanten Insekten.
Marker: Mit Strategie 1) Entwicklung von molekularen Markern für Pestizidresistenzen bei Cydia pomonella. Primäres molekulares Ziel ist die Genfamilie Cytochrom P450, die nachweislich bei Insekten für Resistenz gegen Pestizide verantwortlich ist. Sekundäres molekulares Ziel sind anonyme Marker (mit ALFP, RAPD, Mikroarrays). Indikator: Mindestens ein Gen und/oder Marker sind entwickelt. Mit Strategie 2) Erhebung von epidemiologischen Daten über die Dynamik von Pestizidresistenzen (inkl. multiplen Resistenzen). Die epidemiologischen Daten ergeben ein detailliertes Bild der Häufigkeit und Ausbreitung von Pestizidresistenzgenen. Indikator: Daten zu Häufigkeit und Verbreitung des entsprechenden Gens in mind. 3 wichtigen Schweizer Anbaugebieten wurden etabliert.
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Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
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Für spezifische Informationen kontaktieren Sie bitte die angegebene Person.
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Umsetzung und Anwendungen
(Englisch)
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For more detailed information please contact the person in charge of the project
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Umsetzung und Anwendungen
(Französisch)
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Pour des informations supplémentaires veuillez contacter la personne indiquée.
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Umsetzung und Anwendungen
(Italienisch)
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Per ulteriori informazioni vogliate contattore il responsabile menzionato.
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Neue Kenntnisse/Literatur
(Deutsch)
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Gibson G.: Microarrays in ecology and evolution: a preview. Molecular Ecology 11, 17-24, 2002. Hebert P.D.N., Cywinska A., Ball S.L., and deWaard J.R.: Biological identifications through DNA barcodes. Proc. of the Royal Society, London B. DOI 10.1098/rspb.2002.2218, 2002. Kaderali L. and Schliep A.: Selecting signature oligonucleotides to identify organisms using DNA arrays. Bioinformatics 18, 1340-1349, 2002. The P450 Site at INRA. http://p450.antibes.inra.fr/ Feyereisen R.: Insect P450 Enzymes. Annual Review of Entomology 44: 507-533, 1999.
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Arbeitsvorgang/Stand der Arbeiten
(Deutsch)
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Microarrays: Die Vorstudien von 2003 lassen bisher vermuten, dass die "Random-Chip" Methode im Labor realisierbar ist, aber dass die Entwicklung nicht einfach ist. Im Projekt wird also mit beiden Strategien gearbeitet werden. Folgende Arbeiten werden durchgeführt: Sequenzierung von geeigneten Genabschnitten von mind. 9 Individuen pro Art aus mind. 3 geografisch getrennten Populationen; Entwicklung und Einsatz von Software zur Charaktierisierung von Probes (in Zusammenarbeit mit P. von Rohr, ETHZ); Optimisierung von Probes für den Einsatz auf Microarrays; Design von Microarrays (welche Kombination von Organismen pro Chip); Weiterentwicklung des "Random-Chip" (Entwicklung von Selektionsalgorithmen).
Marker: Literaturdaten und persönliche Kontakte zu Fachleuten (R. Feyereisen) werden bestimmen, welche Methode zur genetischen Charakterisierung möglichst vieler CytP450-Gene (im Rahmen von Strategie 1) eingesetzt wird und welche anderen Resistenzgene isoliert werden. Laborversuche mit verschiedenen Methoden zur Markersuche werden bestimmen, welche Methode für ein Genom-weites Screening eingesetzt werden wird. Strategie 1 (Auswahl aus Kandidaten-Genen, die bei anderen Organismen erwiesenermassen für Pestizidresistenzen verantwortlich sind) und Strategie 2 (Entwickeln von molekularen Markern für Resistenzgene) werden parallel verfolgt. Die folgenden Arbeiten werden (teils parallel, teils sequenziell) durchgeführt: Strategie 1 - Selektion guter Kandidaten, Primerdesign, Amplifikation, Sequenzierung, Sequenzvergleich resistent vs. empfindlich; Strategie 2 - Selektion der Screening-Methode, Genomscreening (Bulk Segregant Analysis oder Pools aus resistent vs. empfindlich), Clonierung, Sequenzierung, Entwicklung von SCARs (sequence characterized amplified region), Epidemiologie des Gens in verschiedenen Populationen aus mehreren Regionen der Schweiz.
Publikationen in referierten internationalen Zeitschriften und in nationalen deutschsprachigen Zeitschriften. Vorträge an diversen Kongressen. Dissemination der Microarray Ergebnisse durch die COST Aktion 853.
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Projektspezifische Kosten
(Deutsch)
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Gemäss interner Budgetierung
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Kunden/Berichterstattung
(Deutsch)
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Nationale Kooperationspartner/Lehre, Forschung und Beratung
Internationale Kooperationspartner
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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For more detailed information please contact the person in charge of the project
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Pour des informations supplémentaires veuillez contacter la personne indiquée.
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Publikationen / Ergebnisse
(Italienisch)
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Per ulteriori informazioni vogliate contattore il responsabile menzionato.
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