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Thermolumineszenz, eine neue Methode zur Erfassung und Charakterisierung von Umweltstress bei Pflanzen

In der Pflanzenanzucht oder in der Erfassung von umweltbedingten Pflanzenschäden sind neue Diagnoseinstrumente erforderlich, die möglichst selektiv die Wirkung wichtiger Streßfaktoren anzeigen, bevor es zu Wachstumseinbußen kommt. So besteht z.B. Interesse darin, ein Screening- Instrumentarium bereit zu haben, das genetische Varietäten erkennen kann, die gegenüber Ozon, UV-B oder Herbiziden besondere Empfindlichkeit bzw. Resistenz aufweisen. In dem Vorhaben wird untersucht, ob die Thermolumineszenz dafür einen geeigneten Ansatzpunkt liefern kann.

Die Biosynthese der pflanzlichen Cellulose

Cellulose stellt den am häufigsten vorkommenden Naturstoff unseres Planeten dar. Mit einer pflanzlichen Weltjahresproduktion von ca. 180 Milliarden Tonnen (Engelhardt, j. Carbohydr. Eur. 12, 5-14 (1995)) ist Cellulose der bedeutendste nachwachsende Rohstoff. Dieses Biopolymer findet außer in der Papier-, Pharma- und Textilindustrie in vielen anderen Bereichen (z.B. Medizin, Kosmetik, Kunststoff-Industrie) reichliche Verwendung. Trotz der großen wirtschaftlichen Bedeutung und über drei Jahrzehnten intensiver Forschung ist bisher nicht bekannt, wie Cellulose in der Pflanze gebildet wird. Informationen über die Gene und die dazugehörigen Enzyme, die die Cellulose synthetisieren, würden neue Möglichkeiten eröffnet bis hin zu transgenen Pflanzen mit erhöhtem Cellulosegehalt, einer verbesserten Qualität, aber auch der Entwicklung ganz neuer Herbizide, die gezielt die Cellulosebiosynthese z. B. von Unkräutern inhibieren können. Die Zielsetzung dieses Projektes ist es, die Proteine die an der Cellulosesynthese beteiligt sind, unter Aktivitätserhalt zu isolieren und zu charakterisieren sowie die entsprechenden Gene zu identifizieren, um so erstmals den molekularen Mechanismus der pflanzlichen Cellulosebiosynthese aufzuklären.

Einfluss von Herbiziden auf wertgebende Inhaltsstoffe einiger Gemuesearten

Es wird untersucht, inwieweit die fuer einzelne Gemuesekulturen zugelassenen Herbizide einen Einfluss auf die Bildung ausgewaehlter Inhaltsstoffe (Carotin bei Moehren, Vitamin C bei Salat) ausueben. Die Ermittlung der kritischen Wirkstoffmengen im laufe der einzelnen Entwicklungsstadien steht mit im Vordergrund der Untersuchungen. Die optimale Dosis (bezogen auf die Unkrautwirkung) wird mit darueber und darunter liegenden Aufwandmengen verglichen.

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Hochleistungssensorik für smarte Pflanzenschutzbehandlung (HOPLA), Teilvorhaben: Künstliche Intelligenz für eine effizientere Unkrautdetektion in Smart Spraying Anwendungen

Wechselwirkungen zwischen Herbiziden und Insektiziden

Es soll untersucht werden, wie sich der Einfluss der Herbizide, die weltweit in ungeheurem Umfang angewandt werden, auf die Toxizitaet der Insektizide beim Warmblueter auswirkt, zum einen in vivo, zum andern in vitro.

Chemischer Mitteleinsatz im Pflanzenbau

Die modernen Fruchtfolgeforschung am Institut hat sowohl die Schwaechen hackfruchtintensiver als auch getreidereicher Anbausysteme deutlich werden lassen. Bei intensiver mineralischer und organischer Duengung sowie entsprechender Bodenbearbeitung ist es in beiden Systemen moeglich, den Fruchtbarkeitszustand des Bodens auf ein hohes Niveau anzuheben. Die entsprechende Transformation in Leistung bzw. Ertrag bleibt vielfach aus, da sie durch tierische und pilzliche Schaderreger unterbrochen bzw. verhindert wird. Diesen Engpass zu vermeiden, werden in den Faellen, in denen eine Sanierung mit Acker- und Pflanzenbaulichen Massnahmen nicht moeglich ist, in den hackfruchtbetonten Fruchtfolgen Nematizide, in den Getreidefolgen systemische Fungizide in verschiedenen Konzentrationen eingesetzt. Der artspezifischen Verunkrautung wird durch Herbizide auf neuer Wirkstoffbasis begegnet.

Verhalten von Herbiziden in Gewaessern

Durch die Anwendung von Herbiziden in Gewaessern ist eine Beeintraechtigung des Wassers selbst sowie der Wasseroekologie moeglich. Mit Hilfe von Biotesten sollen derartige Veraenderungen nachgewiesen werden. Hierfuer sind geeignete Testorganismen erforderlich, die sowohl Aufschluss darueber geben, um welche Wirkstoffe es sich handelt, als auch eine ausreichende Empfindlichkeit erkennen lassen, damit selbst Spuren von Aktivsubstanzen angezeigt werden. Neben dem Nachweis von Wirkstoffen interessierte bei diesem Forschungsvorhaben vor allem die Beeinflussung der Wasserqualitaet. Hier ist es insbesondere die Sauerstoffkonzenerqualitaet. Hier ist es insbesondere die Sauerstoffkonzentration, deren Veraenderung zu einer erheblichen Beeintraechtigung der Biozoenose des Wassers fuehren kann. Aus diesem Grunde wurde daher vorrangig der Einfluss von verschiedenen Wasserherbiziden auf diese Konstante untersucht.

Nebenwirkungen von Forstschutzmitteln auf Nutzarthropoden

Entwicklung von Richtlinien zur Mittelpruefung an bestimmten Nutzarthropoden. Hier: Waldameisen (Formica polyctena) und Tachinen (Pales pavida). Spezielle Beruecksichtigung der Beeintraechtigung der Nutzfunktion der Versuchstiere (z.B. der Parasitierungsleistung u.a.). Durchfuehrung von Tests unter praxisueblichen Bedingungen, wobei nicht so sehr Insektizide, sondern Herbizide und Fungizide im Vordergrund stehen.

Befallsmechanismen des hyperparasitischen Pilzes Fusarium oxysporum f.sp. orthoceras gegenüber Orobanche cumana, einem parasitischen Unkraut der Sonnenblume

Einleitung: Die Sommerwurzgewächse (Orobanchaceae) sind parasitische Blütenpflanzen, die sich über ein Kontaktorgan (Haustorium) an die Wurzel der Wirtspflanze anhaften und von ihr Wasser, Nährstoffe und Assimilate aufnehmen. Zu den Wirtspflanzen einiger Orobanche-Arten zählen auch wichtige Nutzpflanzen, wie etwa Bohnen, Sonnenblumen oder Tabak. Je nach Befallsintensität kann es zu signifikanten Ertragsminderungen oder sogar zu kompletten Ertragsverlusten kommen. Insbesondere im Mittelmeergebiet, Asien und Nordafrika steigt die Bedrohung der Nutzpflanzenproduktion durch Orobanche stetig an. Die Kontrolle von Orobanche mit Hilfe von Herbiziden ist teuer, schwierig handhabbar und nicht ausreichend effektiv. Resistenzzüchtungen der Nutzpflanzen werden aufgrund des Vorkommens verschiedenster Orobanche-Rassen (mit verschiedenen Pathogenitätsfaktoren) schnell durchbrochen. Leider fehlen bislang ausreichende Informationen zur Interaktion von Orobanche mit den jeweiligen Wirten. Anhand derartiger grundlegender Erkenntnisse könnten alternative oder verbesserte Kontrollmaßnahmen entwickelt werden. Stärkung der Resistenz der Nutzpflanzen (induzierte Resistenz) oder die Verwendung Orobanche-spezifischer Antagonisten (wie etwa des Hyperparasiten F. oxysporum f.sp. orthoceras) als biologisches Kontrollagens stellen wirksame Möglichkeiten der Kontrolle des Pathogens dar. Ziele: Als Modell zum Verständnis der Interaktion der Sommerwurz mit seinen Wirten wird die Assoziation von Orobanche cumana Wallr. und der Sonnenblume (Helianthus annuus L.) verwendet. Die Ziele des Projektes sind: - grundlegender Erkenntniszuwachs zur Interaktion von O. cumana und H. annuus. - Wirkungsweise des Hyperparasiten F. oxysporum f.sp. orthoceras auf seinen Wirt O. cumana (Biochemie, Histologie), - Auswirkung von Pflanzenstärkungsmitteln als Resistenzaktivatoren der Sonnenblume auf den Befall mit O. cumana.

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