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.
a) Zuechtung von Freilandgurken zur Kombination folgender Merkmale: vorwiegend weiblich, bitterfrei, virutolerant, parthenokarp, mehltauresistent, gestauchtwuechsig. a) + b) Die erstrebte Merkmalskombination dient insbesondere zur Schaffung der Voraussetzung fuer maschinelle Ernte. Nach kuenstlichen Infektionen und Bitterstofftesten selektierte Genotypen werden durch Kombinationszuechtung weiterbearbeitet.
Ein Vergleich der Artendiversität von antarktischen und arktischen Cyanobakterienmatten (Cyanomatten) durch unsere Arbeitsgruppe weist auf eine überraschend hohe Übereinstimmungsrate der Arten hin (Kleinteich et al. 2017). Da es höchst unwahrscheinlich ist, dass sich diese Arten unabhängig voneinander in beiden polaren Regionen entwickelten, wird vermutet, dass Vögel oder Aerosole den Transport von Cyanomatten von der Arktis in die Antarktis ermöglichen. Entsprechend untersucht dieses Projekt den Einfluss des Klimawandels auf die potentielle Etablierung von Temperatur-toleranteren, nicht-endemischen Cyanobakterien (Xeno-Cyano) und deren Parasiten (Xeno-Parasiten) in antarktischen Gebieten und welche Konsequenzen dies für das antarktische Cyanomatten-Ökosystem hat. Wir konnten durch frühere Experimente den Einfluss von erhöhter Temperatur auf die Artendiversität und Toxinproduktion in antarktischen Cyanomatten nachweisen (Kleinteich et al. 2012). Da antarktische Gebiete einem kontinuierlichen Verlust der Eisdecke ausgesetzt sind, liegt die Vermutung nahe, dass nicht-endemische Cyanobakterien bisher unbesiedelte Gebiete erschließen bzw. werden endemische Cyanobakterien aufgrund ihrer schlechteren Anpassung an nicht-endemische Parasiten aus bereits besiedelten Gebieten verdrängt. Entsprechend hat dieses Projekt vier Hauptziele: Fest zu stellen ob 1.) sich in historischen Cyanomatten (1902, Scott Expedition) und den letzten 30 Jahren (1990, 1999/2000, 2010, 2021/2022) aus Rothera, Byers Halbinsel und McMurdo diese Xeno-Cyano und -Parasiten nachweisen lassen; 2.) Cyanomatten aus Spitzbergen eine vergleichbare Speziesverteilung (Cyanobakterien, Viren und Pilze) aufweisen wie auf der antarktischen Halbinsel (vermuteter Haupteintragungsort arktischer Spezies über Aerosole oder Vögel); 3.) eine Temperaturerhöhung durch Plexiglasabdeckung in den Cyanomatten auf Rothera und Byers zu einer Veränderung der Cyanodiversität, Toxinproduktion und verstärkt Parasitierung durch Viren und Pilze führt; und 4.) die Infektion mit arktischen Cyanomatten und Temperaturerhöhung bei antarktischen Cyanomatten im Labor nachweislich zu Veränderungen der endemischen Cyanomattendiversität führt. Die Diversitätsanalyse der Cyanomatten erfolgt durch Illumina (16S, ITS, g20 Gene) und Shotgun Sequenzierung. Die Abundanz von Viren und Pilzen wird durch ddPCR bestimmt und der Nachweis der Cyanotoxine erfolgt durch PCR, ELISA und UPLC-MS/MS. Die erhobenen Daten dürften die Eroberung und hiermit profunde voranschreitende Veränderung des antarktischen Cyanomattensystems durch nicht-endemische Spezies nachweisen. Durch die SARS-Cov2 Pandemie konnte die Hypothese, dass Vögel die Vektoren von Cyanomatten-Material sind, nicht getestet werden. Dennoch werden wir Cyanomatten aus unmittelbarer Nähe zu Vogelnistplätzen in Spitzbergen untersuchen. GPS-tracking Daten sollten mögliche Zusammenhänge zwischen Vogelmigration und der Verbreitung nicht-endemischer Cyanos und ihrer Parasiten aufdecken.
Fünf Partnerinstitutionen (Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin, BNITM; Friedrich-Loeffler-Institut, FLI; Universität Oldenburg, CvO; Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung, ZALF; Gesellschaft zur Förderung der Stechmückenbekämpfung, GFS) und ein assoziierter Partner (Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie, IZI) werden in CuliFo3 Effekte biotischer und abiotischer Faktoren auf das Auftreten tier- und humanmedizinisch bedeutender Arboviren in Deutschland analysieren. Das wissenschaftliche Konzept baut auf Erkenntnisse der zuvor vom BLE finanzierten Projekte CuliFo und CuliFo2 auf. Ergebnisse werden genutzt, um zeitnahe gezielte Reaktionen zum Management von Risikosituationen zu ermöglichen und adäquate Maßnahmenkataloge zu entwickeln. Für ein Frühwarnsystem wird der Einfluss von insektenspezifischen Viren auf die Arbovirus-Replikation in Vektoren, von Ko-Infektionen mit Arboviren auf die Vektorkapazität, die Ausscheidungsdynamik und minimale Infektionsdosis von Arboviren für Culiciden erforscht. Ebenso, ob Infektionen von Vögeln mit USUV oder TBEV zu Kreuzprotektion gegenüber WNV führen. Die klinische Relevanz von Arbovirus-Infektionen wird über Untersuchung von Blutspender- und Patientenproben und toten Wildvögeln erfolgen und die Arbovirus-Surveillance durch Analyse des Viroms von Culiciden und Vögeln und die Validierung des Einsatzes von FTA-Karten. Modellierung von Landschaftsstrukturen als Stechmückenhabitat, Erfassung von Flugaktivitäten, physikalisch-chemischer und ökologischer Parameter sowie der Rastplätze von Stechmücken tragen zum besseren Verständnis der Vektorökologie bei. Die biologische Bekämpfung von Culiciden-Larven durch Copepoden sowie mit mikrobiellen Bekämpfungsstoffen wird als umweltverträgliche und nachhaltige Strategie evaluiert. Eine Kosten-Nutzen-Analyse zur Wirksamkeit und zu sozioökonomischen Konsequenzen von Maßnahmen zur Bekämpfung von Arboviren untersucht Vor- und Nachteile der verschiedenen Methoden.
Fünf Partnerinstitutionen (Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin, BNITM; Friedrich-Loeffler-Institut, FLI; Universität Oldenburg, CvO; Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung, ZALF; Gesellschaft zur Förderung der Stechmückenbekämpfung, GFS) und ein assoziierter Partner (Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie, IZI) werden in CuliFo3 Effekte biotischer und abiotischer Faktoren auf das Auftreten tier- und humanmedizinisch bedeutender Arboviren in Deutschland analysieren. Das wissenschaftliche Konzept baut auf Erkenntnisse der zuvor vom BLE finanzierten Projekte CuliFo und CuliFo2 auf. Ergebnisse werden genutzt, um zeitnahe gezielte Reaktionen zum Management von Risikosituationen zu ermöglichen und adäquate Maßnahmenkataloge zu entwickeln. Für ein Frühwarnsystem wird der Einfluss von insektenspezifischen Viren auf die Arbovirus-Replikation in Vektoren, von Ko-Infektionen mit Arboviren auf die Vektorkapazität, die Ausscheidungsdynamik und minimale Infektionsdosis von Arboviren für Culiciden erforscht. Ebenso, ob Infektionen von Vögeln mit USUV oder TBEV zu Kreuzprotektion gegenüber WNV führen. Die klinische Relevanz von Arbovirus-Infektionen wird über Untersuchung von Blutspender- und Patientenproben und toten Wildvögeln erfolgen und die Arbovirus-Surveillance durch Analyse des Viroms von Culiciden und Vögeln und die Validierung des Einsatzes von FTA-Karten. Modellierung von Landschaftsstrukturen als Stechmückenhabitat, Erfassung von Flugaktivitäten, physikalisch-chemischer und ökologischer Parameter sowie der Rastplätze von Stechmücken tragen zum besseren Verständnis der Vektorökologie bei. Die biologische Bekämpfung von Culiciden-Larven durch Copepoden sowie mit mikrobiellen Bekämpfungsstoffen wird als umweltverträgliche und nachhaltige Strategie evaluiert. Eine Kosten-Nutzen-Analyse zur Wirksamkeit und zu sozioökonomischen Konsequenzen von Maßnahmen zur Bekämpfung von Arboviren untersucht Vor- und Nachteile der verschiedenen Methoden.