Die Epidemiologie des wirtschaftlich in vielen Pflanzenkulturen bedeutenden Tomato Spotted Wilt Virus (TSWV) wird entscheidend determiniert durch die individuelle Fähigkeit der Vektoren (hier der Thrips Frankliniella occidentalis) zur Übertragung des Virus (Vektorkompetenz). Vektorkompetenz ist eine variable Größe in Thripspopulationen. Ziel der Studie ist es Faktoren zu ermitteln, die dieser Variablität zu Grunde liegen. Die Studie umfasst drei Abschnitte: (1) Untersuchungen zur Vererbbarkeit der Veranlagung der Vektor-Kompetenz von F. occidentalis für TSWV (Modellpflanze Paprika). Vorgesehen sind individuelle Kreuzungen von kompetenten und nicht kompetenten Weibchen und Männchen, die Ermittlung von Merkmalsaufspaltungen in der F1 und F2 sowie Rückkreuzungen. Bestimmt wird die Vektorkompetenz im individuellen Biotest (Ausprägung Phänotyp), zudem sollen Mikrosatelliten und/oder AFLP Marker zur genotypischen Charakterisierung eingesetzt werden. (2) Im zweiten Teil steht die Variabilität des Merkmals in Abhängigkeit von der Populationsstruktur im Vordergrund. Verglichen wird das Verhältnis von kompetenten und nicht kompetenten Individuen über die Zeit (Generationen) in isolierten Populationen unterschiedlicher Größe und bei künstlicher Fragmentierung (Gendrift; Flaschenhals-Effekte). (3) Im dritten Teil werden Faktoren analysiert, die zusätzlich die Verteilung (Rate) kompetenter Individuen in Populationen beeinflussen können, wiederum an prä-determinierten Individuen: Selektive Partnerwahl, Wirtspflanzenwahl, Intensität (Dauer, Frequenz) der Nahrungsaufnahme, Mobilität, Lebensdauer, Reproduktionsrate.
Ein integrierter Ansatz zur Bekämpfung der bakteriellen Welke, der auf der Resistenz der Wirtspflanzen basiert, unter besonderer Berücksichtigung der Selektion unter geschützten Anbaubedingungen und von Untersuchungen zu Resistenzmechanismen und Wirt-Parasit-Interaktionen - unterstützt durch Charakterisierung von Stämmen von Ralstonia solanacearum, gesammelt von verschiedenen Herkünften in Thailand - wird für die erste Phase des vorliegenden Projektes vorgeschlagen. Aspekte der Interaktion mit Nematoden - tritrophe Interaktionen pflanzenpathogener Bakterien/Nematoden/Wirtspflanze - und Untersuchungen zu pathogenunterdrückenden Kulturmaßnahmen wie Düngergaben (organisch und anorganisch) und physikalischen Bodenbehandlungen sowie zur biologischen Bekämpfung werden in Vorstudien in enger Zusammenarbeit mit dem Thailändischen Partner, Dr. N. Thavechaii von der Kasetart Universität, und mit den Teilprojekten P3 und P6 in Jahr abgedeckt. Diese Untersuchungen sollen in der zweiten Projektphase intensiviert werden.
Im Teilprojekt 1 von P1 sollen Möglichkeiten zur integriert-biologischen Kontrolle tierischer Schädlinge (Lepidopterenarten, Weiße Fliegen, Blattläuse, Thripse) in Tomatenkulturen Thailands untersucht werden. Im Vordergrund steht die Nutzung geschützter Anbaubedingungen (Netzhäuser mit Foliendächern), um einerseits die Dispersionsdynamik und Orientierung (Wirtswahl) einzelner Schädlingsarten zu manipulieren und um andererseits wie in Mitteleuropa einen effektiveren Einsatz von Nutzorganismen (Makro- und Mikroorganismen) zu ermöglichen. Zudem ist die Eignung selektiver Pflanzenschutzmittel (e.g. Neem, Bt) für das System zu überprüfen. Im Vordergrund steht die Optimierung, Systemadaptierung und Integration bewährter und vielversprechender Ansätze. Zur Entwicklung und Bewertung des Systemansatzes bei Verknüpfung mit anderen Projekten der Forschergruppe ist neben spezifischen Teiluntersuchungen ein Zentralversuch geplant, der die Ergebnisse kontinuierlich 'lernend' zusammenführt. Im 2. Teilprojekt sollen grundlagenorientierte Studien zur Populationsdynamik von Tripsen durchgeführt und neue Verfahren der biologischen Kontrolle mittels Parasitoiden gegenüber oberirdischen sowie räuberischen Bodenmilben und entomopathogenen Nematoden und Pilzen gegen Bodenstadien entwickelt und erprobt werden. In enger Kooperation mit P5 soll das Potential biologischer Maßnahmen für eine Reduktion des Vektorpotentials der Thripse untersucht werden. Als Kooperationspartner wird Dr. Banpot Napompeth vom National Biological Contral Research Center für die Selektion, Zucht und Effizienzprüfung von Parasitoiden und Prädatoren gegenüber Weißen Fliegen, Blattläusen und Thripsen verantwortlich zeichnen.
Problemstellung: In den meisten landwirtschaftlichen Systemen ist die Höhe des Feldertrages eng an die Stickstoffdüngung gekoppelt. Im Durchschnitt werden nur 40-50 Prozent des Stickstoffdüngers direkt von den Pflanzen aufgenommen, während der grössere Anteil zu Stickoxiden, flüchtigem Ammoniakgas oder Nitrat umgesetzt wird und teilweise die Umwelt stark belastet. Zusätzlich wird ein Teil des durch die Pflanzen aufgenommenen Stickstoffs in Form von Ammonium und Nitrat wieder abgegeben bzw. verflüchtigt sich aus den Blättern als Ammoniak. Pflanzensorten mit effizienter Aufnahme, Rückverlagerung und Umsatz von Stickstoff könnten helfen, den Verbrauch an Düngern und damit auch die Umweltbelastung zu verringern. Bekanntermassen bilden Nitrat, Harnstoff und Ammonium die Hauptquelle für die Stickstoffversorgung der Pflanzen. Darauf basiert ein Forschungsthema an den Modellpflanzen Arabidopsis und Tomate, das zum Ziel hat, Ammonium- und Harnstofftransportprozesse zu charakterisieren und ihre Beteiligung an einer effizienten Stickstoffausnutzung aufzuklären.
Das wurzelparasitische Unkraut Orobanche ramosa stellt eine ernsthafte Bedrohung für den Tomaten- , Tabak- und Hanfanbau in Mitteleuropa dar. Aufgrund von Feldforschungen gehen wir davon aus, daß fast 50 Prozent der Tabak- und Tomatenfelder in der Slowakei von O. ramosa befallen sind. Damit kann mehr als die Hälfte der Betriebe vor schweren Ertragsverlusten stehen. Bisher waren weder gewöhnliche Kontrollmethoden noch die Resistenzzüchtung erfolgreich. Daher versuchen wir, effiziente, neue Strategien zu entwickeln. Wir hoffen, in Feldern in der Slowakei und in Südwestdeutschland spezifische Pathogene auf O. ramosa zu finden, die zur biologischen Kontrolle eingesetzt werden können. Zudem werden wir resistenzinduzierende Wirkstoffe zur Aktivierung natürlicher Verteidigungsmechanismen in Tabak, Hanf und Tomate erproben.
Dem Antrag liegt die Hypothese zugrunde, wonach ELIPs Xanthophyll-bindende Proteine sind, die der Abstrahlung überschüssiger und gefährlicher Lichtenergie dienen. Diese These soll geprüft werden, indem ELIP-mRNA-Sequenzen in Antisenseorientierung in Lutein-freie Tomatenpflanzen integriert werden. Diese Pflanzen sollten empfindlich gegen hohe Lichtflüsse sein. Zusätzlich wird die Expression der ELIPs auf mRNA- und Proteinebene untersucht. Dazu sollen Antikörper gegen den Aminoterminus der ELIPs gewonnen und die ELIP-Expression im Wildtyp, in transgenen Pflanzen, und in deren Fruchtentwicklung untersucht werden. Der zweite Teil des Antrages ist der Beantwortung der Frage gewidmet, in welchen Zelltypen von C4-Pflanzen (Bündelscheiden oder Mesophyll) ELIPs exprimiert werden. Diese Frage soll mit Methoden der Immunbiologie auf mikroskopischer Ebene analysiert werden. Mit Antikörpern gegen phosphorylierte Aminosäuren wird geprüft, welchen Einfluss Proteinkinasen auf die Integration und Stabilität von ELIPs besitzen. Zusätzlich werden nqp-Mutanten von Ararbidopsis auf die Expression von ELIPs untersucht. Die Vorhaben werden in Zusammenarbeit mit ausländischen Gruppen durchgeführt.
Es werden Interaktionen zwischen AMP (arbuskulären Mykorrhizapilzen) und Mikroben an Tomate in Hinblick auf die biologische Bekämpfung des Gallennematoden Meloidogyne incognita untersucht. Angestrebt ist (erste Phase), 1-3 Jahr): 1. Isolation und Identifikation von AMP, PHPR (plant health promoting rhizobacteria) und MHB (mycorrhiza helper bacteria) mit biocontrolFähigkeiten. 2. Unterscheidung von Interaktionen in und außerhalb der Wurzel. 3. Auffindung von Synergismen zwischen AMP und anderen Mikroben. 4. Prüfung möglicher Antagonismen. 5.Aufklärung von Wirkungsmechanismen der biologischen Bekämpfung bei Einzel- oder Koinokulation. 6. Erster Nachweis der Effizienz der kombinierten Inokula unter Feldbedingungen in Thailand. In der zweiten Phase (Jahr 4-6) wollen wir formulierte Inokula für Feldversuche in Thailand entwickeln. Ziele werden sein: 1. Adaptation der biocontrol-Organismen in lokale Systeme. 2. Untersuchung von Interaktionen mit anderen Krankheiten z.B. der bakteriellen Welke. 3. Integration der biologischen Bekämpfung in Produktionssystemen in Thailand. 4. Prüfung verschiedener Applikationstechniken. Diese Aspekte werden in Zusammenarbeit mit thailändischen Partnern bearbeitet.
Der Wurzelgallennematode Meloidogyne javanica und der Erreger der Fusariumwelke, Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici sind bedeutende Welkeerreger im Gemüsebau des Mittleren Ostens wie auch weltweit. In der Praxis treten beide Erreger häufig gemeinsam auf und verursachen synergistische Ertragsverluste. Die Bekämpfung beider Pathogene gestaltet sich als äußerst schwierig, wobei eine völlige Ausschaltung beider Pathogene in der Regel kaum möglich ist. In den vergangenen Jahren wurde das durch die beiden Pathogene hervorgerufene Welkesyndrom primär durch Bodenbegasung mit Methylbromid bekämpft. Die völlige Abhängigkeit von diesen zwar wirkungsvollen, aber auch umweltschädigenden Pflanzenschutzmitteln hat die Entwicklung alternativer Bekämpfungsverfahren über Jahre verhindert. Der Einsatz von Methylbromid wird ab dem Jahre 2001 verboten, da dieses Pestizid das Bodenleben zu 90 Prozent abtötet und in erheblichem Maße zur Zerstörung der Ozonschicht beiträgt. Die Entwicklung wirkungsvoller und umweltfreundlicher Bekämpfungsverfahren stellt eine der aktuellen Herausforderungen in der Phytomedizin dar. Eine der Möglichkeiten soll in dem vorliegenden Projekt näher untersucht werden. Durch Steigerung der Effektivität antagonistischer Mikroorganismen sowie gleichzeitiger Applikation von Mikroorganismen mit unterschiedlichem Wirkungsmechanismus wird die Bekämpfung des Welkesyndroms an Tomaten untersucht. Im einzelnen ergeben sich folgende Ziele: 1) Verbesserung der Wirksamkeit der antagonistischen Mikroorganismen Pseudomonas fluorescens T58 und Bacillus megaterium 25-6, sowie Trichoderma harzianum T-35 und T-203, 2) Optimierung von Formulierung und Applikation der Antagonisten, und 3) grundlegende Untersuchungen zur Wirkung der verbesserten Stämme auf Pflanzenentwicklung, Befallsverlauf und mikrobielle Diversität im Boden. Die Antragsteller verfügen über langjährige Erfahrungen zum Einsatz antagonistischer Mikroorganismen und der Bekämpfung des Welkesyndroms.
Im geschützten Anbau ist mit einem verstärkten Auftreten von pilzlichen Schaderregern, insbesondere Wurzelpathogenen zu rechnen. Im geschützten Anbau am Standort Bangkok ist an der vorgesehenen Hauptkultur Tomate mit einem erhöhten Befall mit Pythium zu rechnen. In diesem Teilprojekt soll am Standort Bangkok durch einen Gewächshausversuch versucht werden, die Wirkung der Ca- und Si-Versorgung in Wechselwirkung mit der Stickstoffversorgung der Pflanzen auf die Infektion, den Infektionsverlauf von Pythium zu charakterisieren und die Wirkung auf den Ertrag der Kulturen zu quantifizieren. Parallel zu den Vegetationsversuchen soll unter kontrollierten Bedingungen in Hannover schwerpunktmäßig der Einfluß von Si und Ca auf das Pathosystem Tomate/Pythium detaillierter untersucht werden. Hierbei stehen im Mittelpunkt (i) die Quantifizierung im Wurzelapoplasten der Ca-, Si-Gehalte und -Bindungsformen und von für den Pilzbefall und die pflanzliche Reaktion auf den Pilzbefall charakteristischen Enzymaktivitäten und Metaboliten in Beziehung zu Infektion und Infektionsverlauf, (ii) die Charakterisierung des Infektionsverlaufes innerhalb des Wurzelsystems unter besonderer Berücksichtigung von Wurzelalter, lokalen Infektionsquellen und lokalem Si, und Ca-Angebot und (iii) die Charakterisierung des Leistungs- und Kompensationsvermögens des Wurzelsystems in Abhängigkeit von Intensität und Verlauf des Krankheitsbefalls. Ziel des Teilprojektes ist es, den möglichen Beitrag der Ca- und Silizium-Versorgung der Pflanzen zur Optimierung der Pflanzengesundheit am Beispiel des Pathosystems Tomate/Pythium zu erarbeiten und unter praktischen Anbaubedingungen zu überprüfen.
Das parasitische Unkraut Orobanche ramosa L. verbreitet sich in Mitteleuropa und bedroht die Produktion mehrerer Kulturpflanzen - Tabak, Raps, Kartoffel, Karotte und Tomate. Im Gegensatz zu anderen Unkräutern, die mit der Kulturpflanze um Ressourcen konkurrieren, entnimmt O. ramosa Wasser, Nährstoffe und Assimilate direkt aus der Wirtswurzel. Dies führt zu erheblichen Ertrags- und Qualitätsverlusten. Da O. ramosa unmittelbar mit der Wirtspflanze verbunden ist und 90 Prozent der Parasitenentwicklung unterirdisch stattfinden, ist dieser Parasite schwer zu kontrollieren. In dieser Arbeit werden drei Ziele verfolgt: 1) Wir möchten mehr über die Populationsdynamik und die Verbreitung von O. ramosa in Deutschland erfahren. Zur Beschreibung von Populationen verwenden wir verschiedene klassische, aber auch molekulare Marker-Techniken (Polymerase-Ketten-Reaktion, PCR, mit spezifischen Mikrosatelliten; ISSR-PCR, RAPD). 2) Untersuchung der Pflanze-Pflanze-Interaktion unter besonderer Berücksichtigung von Resistanzmechanismen der Kulturpflanze (in diesem Fall Tabak), sowie Faktoren der Pathogenität von O. ramosa. Analyse der Produktion sekundärer Metabolite, reaktiver Sauerstoff-Zwischenprodukte (ROI), sowie der Exprimierung und Aktivität spezifischer Enzyme und Gene. 3) Entwicklung von Methoden zur Kontrolle von O. ramosa, basierend auf erworbener systemischer Resistenz (SAR) und der Verwendung spezifischer hyperparasitischer Bakterien und Pilze, die zur biologischen Kontrolle verwendet werden können.