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Mikrobiom-Übertragung von resistenten auf anfällige Baumarten als neue Methode zur Bekämpfung phytopathogener Pilze in der Forstwirtschaft

Die Projektidee beruht darauf, dass manche Arten, Varietäten oder Provenienzen der Ulmen und Douglasien Resistenzen gegenüber den Erregern des Ulmensterbens bzw. der Douglasienschütte besitzen. Die Hintergründe für diese Krankheitsresistenzen sind bisher unbekannt und können durch das Pflanzengenom, durch epigenetische Veränderungen und/oder durch das Mikrobiom gefördert werden. Die chinesische Ulme (Ulmus parvifolia) ist, im Gegensatz zu der einheimischen Bergulme (U. glabra), oft resistent gegenüber dem Erreger des Ulmensterbens (Ophiostoma novo-ulmi). Bei der Douglasie (Pseudotsuga menziesii) ist bekannt, dass bei der Anfälligkeit gegenüber der Rostigen Douglasienschütte (Rhabdocline pseudotsugae) besonders Herkunftsunterschiede eine entscheidende Rolle spielen. So ist die Küstendouglasie (var. menziesii) widerstandsfähiger gegenüber dem Erreger der Krankheit als die Gebirgsdouglasie (var. glauca). Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll eine mögliche Beteiligung des Mikrobioms und des Epigenoms an der Ausprägung der Krankheitsresistenzen untersucht werden. Unter Verwendung beider Testsysteme soll eine effektive Methode zum Transfer der Mikrobiome resistenter Arten bzw. Varietäten auf anfällige Baumarten etabliert werden. Dazu werden verschiedene Übertragungsmethoden getestet. Hervorzuheben ist, dass im Gegensatz zu anderen biologischen Kontrollsystemen, bei denen Einzelisolate oder Konsortien verwendet werden, hier das vollständige Mikrobiom der resistenten Bäume übertragen werden soll. Die Wirkung der Mikrobiom-Übertragung soll durch Resistenztests mit den entsprechenden Erregern bewertet werden. Neben der phänotypischen Bewertung werden Untersuchungen der DNA Aufschluss darüber geben, ob die Mikrobiom-Übertragung epigenetische Veränderungen an den einheimischen Baumarten ausgelöst hat, die zur Resistenz führen.

Umwelteinfluesse (Licht, Schwermetallionen und Kohlendioxid) auf die Entwicklung und den Stoffwechsel von Pilzen. II. Der Einfluss von Zinkionen

Zweiwertige Metallionen, insbesondere Zink, haben auf den Pilz Phycomyces blakesleeanus starke morphogenetische Effekte. Die Stoffproduktion und die Ausbildung von vegetativen Reproduktionseinrichtungen sind in starkem Masse abhaengig von dem Zinkgehalt des Naehrmediums. Es konnte ein deutlicher Einfluss der Zinkionen auf die Tryptophansynthase nachgewiesen werden. Damit ist die Bildung der Ausgangssubstanz fuer die Indolessigsaeuresynthese betroffen. Diese Untersuchungen legen die Vermutung nahe, dass auch bei photoautotrophen niederen und hoeheren Pflanzen eine aehnliche Wirkung von Zinkionen vorhanden sein koennte. Das Forschungsthema bietet einen Anhaltspunkt einer Kausalanalyse von Rauchgasschaeden in der Naehe von metallverarbeitenden Industriebetrieben, da u.a. Zinkionen wesentlicher schaedigender Bestandteil der Emissionen dieser Industrie sind.

Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe 2.2: CEFOX 2.2, Teilprojekt B

Untersuchung der natürlichen Antagonisten des Eichenprozessionsspinners in Deutschland, Teilvorhaben 3: Genetische Bestimmung der Eichenprozessionsspinner-Antagonisten

Das Projekt AntiEPS ist als grundlagen- und anwendungsorientiertes Forschungsvorhaben in einem Verbund der zwei Forschungsinstitutionen (FVA Baden-Württemberg, Julius Kühn-Institut) und der AIM Advanced Identification Methods GmbH geplant und entwickelt. Darüber hinaus wird eine enge Zusammenarbeit mit Forschungsinstitutionen bundesweit wie auch den lokalen und regionalen Betriebseinrichtungen angestrebt. Die durch negative Auswirkungen globaler Klimaveränderungen resultierenden Schadursachen in heimischen Waldökosystemen begünstigen das teilweise massenhafte Auftreten von Schadorganismen und beinträchtigen somit erheblich die Waldgesundheit. Ziel des geplanten Teilvorhabens ist, die Diversität an EPS-Pathogenen (Bakterien, Pilze, einschließlich Mikrosporidien, Protisten) sowie EPS-Parasiten, -Parasitoiden und -Prädatoren, wie auch die Intensität des Befalls in verschiedenen Entwicklungsstadien des EPS mittels breit angelegter DNA Metabarcoding gestützter Monitoringversuche zu erfassen. Weiterhin sollen hierbei verschiedene Populationen und Entwicklungsstadien untersucht werden, um mögliche Assoziationen zwischen der Geographie und des Entwicklungsstandes zum möglichen Parasitierungsgrad zu detektieren. Die DNA Metabarcoding Technologie bietet hierbei einen hohen Grad Detektionssensivität, sowie taxonomischer Abdeckung um ein möglichst umfassendes Bild der EPS-Gegenspielercommunities zu erhalten.

Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe 2.2: CEFOX 2.2, Teilprojekt C

Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe 2.2: CEFOX 2.2, Teilprojekt E

Diversität und Nutzung von Pilzen im tropischen Afrika, Teilvorhaben: Kultivierung von Speisepilzen in Benin (Teil 2)'

Forschergruppe (FOR) 1525: INUIT - Ice Nuclei research UnIT, Screening und Charakterisierung biologischer Eiskeime und Untersuchung deren Einflusses auf die Eiskeimaktivität von Boden-und Mineralstaub

Mikroorganismen sind im Boden, in kryptogamen Gemeinschaften und in der Atmosphäre von zentraler Bedeutung. Verschiedene Spezies von Bakterien, Pilzen, Flechten und Pollen wurden bereits als Eiskeime, welche eine Eisbildung bei relativ hohen Temperaturen initiieren können, identifiziert, und besonders biologische Bestandteile aus dem Boden sind eine vermutlich bedeutsame Quelle atmosphärischer Eiskeime. Die genauen Quellen biologischer Eiskeime in der Atmosphäre sind jedoch kaum bekannt, obwohl ein potentieller Beitrag dieser, zur Eis- und Niederschlagsbildung mittlerweile von verschiedenen Studien untermauert wird. Aktuelle Untersuchungen verschiedener Boden- und Luftproben zeigen Hinweise, dass verschiedene eisaktive Pilze unterschiedlicher Phyla nicht nur im Boden und in der Luft vorhanden sind, sondern auch häufig in der kultivierbaren Fraktion vorkommen können. Aus diesem Grund befasst sich das vorgeschlagene Projekt mit der Suche nach weiteren bisher unbekannten eisaktiven Mikroorganismen und Bestandteilen aus dem Boden, von Pflanzen und kryptogamen Gemeinschaften und mit der Erforschung ihres Einflusses auf die Eiskeimaktivität des Bodens. Die nötigen Methoden für ein Screening verschiedenster Kulturen z.B. von Cyanobakterien sind in unserem Labor gut etabliert. Zudem sollen die jeweiligen Eiskeime der neu gefundenen eisaktiven Organismen auf molekularer Ebene charakterisiert werden.

Contribution of ectomycorrhizal fungi to the formation and mobilization of soil organic matter (SOM)

In forest ecosystems ectomycorrhizal fungi are responsible for the mobilization of mineral nutrients from soil organic matter (SOM) resulting in a marked increase in productivity of their symbiotic host plants. In return the fungi obtain a significant amount of photosynthetic products from these plants, allowing the formation of an extensive hyphal system. These hyphae constitute a major part of soil biomass and, ultimately, a major source for SOM formation. While plant-fungal nutrient exchange has been analyzed extensively, this proposal is focused on the fungal contribution to SOM formation and on the processes leading to the acquisition of nutrients by the fungi. These two processes will be studied separately and in a quantitative way using isotopic labeling in soil bioreactors. Analysis of the fate of 13C labeled fungal material (Laccaria bicolor) in soil bioreactors will tell how fast and to what extent the various fractions of hyphal biomass are transformed into non-living SOM. As potential molecular or structural markers for SOM formation from fungal hyphae we will analyze characteristic remnants of fungal hyphae in SOM using scanning electron microscopy, DNAfragments using a PCR approach for the fungal rRNA internal transcribed spacerregions and biochemical markers like fatty acids and ergosterol. The impact of ectomycorrhizal mycelia supported by Pinus sylvestris plantlets on 13C- and 15N-labeled SOM and on microbial biomass will be analyzed in separate soil bioreactor experiments.

Oxidativer Stress in Pflanzen: Die Bedeutung eines neu entdeckten Enzyms, der Alkylhydroperoxid Reduktase

Die zunaechst aus Saeugetieren und Pilzen beschriebene Alkylhydroperoxid Reduktase ist in photoautotrophen Organismen in Chloroplasten lokalisiert. Sie dient dort offenbar der Entgiftung von Alkylhydroperoxiden, die als Nebenprodukte der Lipidsynthese und als Folge der Photochemie entstehen und ueber groessere Distanzen hinweg oxidativen Schaden bewirken koennen. Gegenstand dieses Vorhabens ist die Analyse der biochemischen und genetischen Regulation der Alkylhydroperoxid Reduktase. Inzwischen liegen transgene Suppressionsmutanten von Arabidopsis thaliana und der Blaualge Synechocystis vor, die eine erhoehte Stress-, vor allem Lichtempfindlichkeit aufzeigen.

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