Aphelinus abdominalis, ein Parasitoid der Familie Aphelinidae, wird seit mehreren Jahren als Nützling zur Blattlausbekämpfung in Unterglaskulturen angeboten. Das Potential seiner Effizienz wird aber im Vergleich zu den Blattlausparasitoiden der Aphidiinae häufig unterschätzt. Das Verhalten der Aphelinidae im Wirtshabitat ist in der Literatur gut dokumentiert, doch der Kenntnisstand über ihre Fernorientierung bei der Wirtssuche ist noch lückenhaft. In dem hier beantragten Forschungsvorhaben sollen in einer Verbindung von Laborexperimenten und anwendungsorientierten Gewächshausversuchen die Möglichkeiten für eine Effizienzsteigerung von A. abdominalis ausgelotet werden. Ein Schwerpunkt der geplanten Verhaltensstudien liegt dabei auf einer Aufklärung der Mechanismen des Lernvermögens. In zahlreichen Arbeiten wurde in den vergangenen Jahren gezeigt, daß sich die meisten Parasitoiden flexibel den wechselnden Umweltbedingungen anzupassen vermögen, indem sie bestimmte Duftstoffe ihrer Wirtspflanzen erlernen und für die Wirtssuche nutzen. Da Schlupfwespen mit einem breiten Wirtsspektrum auch im Gewächshaus mit einer Vielzahl unterschiedlicher Pflanze-Wirt-Systeme konfrontiert werden, ist es das Ziel dieses Projekts, anhand den Modellsystems A. abdominalis - Macrosiphum euphorbiae - Paprika/Aubergine sinnvolle Strategien für eine praktische Nutzbarmachung dieser Lernfähigkeit zu erarbeiten.
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.
Im ersten Schritt des Vorhabens sollen die Reaktionsmuster des CO2- und H2O Blattgaswechsels von Mistel-Wirt-Paaren bezüglich Mikroklima und Lebensform des Wirts (immer- oder wechselgrün) im Jahreslauf möglichst kontinuierlich untersucht werden, um diese bis heute offen gebliebenen Informationslücke zu schliessen. Dabei soll die Hypothese überprüft werden, derzufolge Misteln vielfach mehr als ihre Wirte transpirieren, um über den Transpirationsstrom Nährstoffe des Wirtes, insbesondere Stickstoff, an sich zu binden. Es sollen hierzu auch Düngungsversuche an getopften Mistel-Wirt-Paaren durchgeführt und dabei besonderes Augenmerk auf die Nettophotosynthese und Wasserumsatz gelegt werden. Weiterhin wird die unterschiedliche Reaktion der beiden pflanzlichen Komponenten auf Wasserstress untersucht. Im fortgeschrittenen Stadium der Untersuchungen ist es das Ziel, über Kronenphotosynthese und deren Bilanzierung die C-Allokationsmuster des Parasiten zu bestimmen. Aufgrund des hohen Mistelbefalls von Forstbeständen und Obstbäumen, insbesondere im Raum Baden-Württemberg, ist diese Grundlagenforschung unmittelbar vor einem angewandten Hintergrund zu sehen.
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.
Bedeutung des Projekts für die Praxis: Eine ausgewogene Fruchtfolge spielt im Ackerbau, ganz besonders im biologischen Anbau, eine zentrale Rolle. Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit, Regulierung von Unkraut und Pathogenen und Nährstoffversorgung der Pflanzen sind die wichtigsten Parameter die durch den Fruchtwechsel sichergestellt werden sollen. Wie bereits erwähnt sind Leguminosen aus einer gesunden Fruchtfolge nicht wegzudenken. Sowohl der Anbau von Körnerleguminosen als Hauptfrucht, als auch der Anbau von Leguminosen in Zwischenfrüchten ist zu fördern. Im Herbst 2016, nachdem die Ertragseinbußen durch PNYDV in Grünerbsen und Ackerbohnen, aber auch Linsen und Sommerwicken an vielen Standorten in Ober- und Niederösterreich und im Burgenland klar ersichtlich waren, waren viele Landwirte verunsichert, ob sie weiter Ackerbohnen anbauen sollen, und ob sie nicht besser leguminosenfreie Zwischenfrüchte verwenden sollen. Die Winter werden zunehmend wärmer, und wie die Erfahrungen 2014/2015 und 2015/2016 gezeigt haben, kann nicht davon ausgegangen werden, dass alle abfrostenden Leguminosen auch wirklich in jedem Winter abfrieren. Besonders in Gebieten, wo Grünerbsen, Körnererbsen, Ackerbohnen oder Linsen angebaut werden, ist anzuraten, in Zwischenfrüchten auf Leguminosen zu verzichten, die anfällig für PNYDV sind. So kann verhindert werden, dass der Virus in infizierten Pflanzen überwintert, und diese Pflanzen als Inokulum für eine neue Vegetationsperiode fungieren. Das vorliegende Projekt soll klären welche Leguminosenarten Wirtspflanzen für PNYDV sind. Das Wissen um die Anfälligkeit verschiedener Leguminosen, und somit um ihre Verwendungsmöglichkeiten erhöht die Sicherheit bei den Landwirten und verhindert, dass aus Unsicherheit auf Leguminosen verzichtet wird. Zwar konnten auch die beiden Nanovirenarten Black medic leaf roll virus (BMLRV) und Pea yellow stunt virus (PYSV) schon in Österreich nachgewiesen werden, im Monitoring 2016 wurde jedoch nur das Pea necrotic yellow dwarf virus (PNYDV) bestätigt. Über BMLRV und PYSV, ihre Wirtspflanzen und Vektoren ist noch kaum etwas bekannt. Es ist von großer Wichtigkeit durch regelmäßige Monitorings zu überprüfen welche Nanoviren vorhanden sind, da BMLRV oder PYSV eventuell auch Leguminosen befallen könnten, die für PNYDV keine Wirtspflanzen sind, wie beispielsweise Sojabohne oder Luzerne. Werden Maßnahmen zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit von Leguminosen gefördert hat das auch weitreichendere Folgen. Neben einem geringeren Düngemittel- und Pestizidaufwand durch den Anbau von Leguminosen in gesunden Fruchtfolgen, und damit den positiven Auswirkungen auf die Umwelt, dienen Leguminosen auch als Bienenweiden, oder erhöhen die Vielfalt an Kulturpflanzen, was sich auf das Landschaftsbild positiv auswirkt. (Text gekürzt)
Im Projekt ECTOMYC werden Ökosystemfunktionen und Artenreichtum von Ektomykorrhizapilzen an den Wurzeln ihrer Wirtsbäume untersucht und die Reaktion dieser Pilzgesellschaften auf Waldbewirtschaftungsmaßnahmen charakterisiert. Unsere Ergebnisse zeigten, dass Boden pH, Bewirtschaftungsintensität, Baumart und Wurzelnährelementgehalt Triebkräfte für die taxonomische Zusammensetzung von Pilzgesellschaften sind. Mit Hilfe stabiler Isotope (15NO3-, 15NH4+) zeigten wir, dass verschiedene Ektomykorrhiza-Arten große Unterschiede im Hinblick auf ihre N-Anreicherung aufwiesen. Dies zeigt, dass erhebliche Art-spezifische Unterschiede in der Pilzgemeinschaft für die N-Akquise bestehen. Über den gesamten Gradienten der Waldplots in den Exploratorien wurde ein signifikanter Zusammenhang zwischen N und der Zusammensetzung der Pilzgesellschaften nachgewiesen. Obgleich 'traits' von Pilzen wichtig für Dynamik von Nährstoffkreisläufen in Ökosystemen sind, gibt es nur wenige Untersuchungen über die Substratpräferenzen von Pilzen in ihrer natürlichen Umgebung. Um diese Wissenslücken zu schließen, planen wir in der neuen Phase folgende Untersuchungen: i) Analyse der zeitlichen und räumlichen Variation der Zusammensetzung der Pilzgesellschaften an Wurzeln (Mkcorrhiza, Saprophyten, Pathogene) und ihrer potentiellen Triebkräfte (Landnutzung, Klima, Boden, Wurzelnährelemente) ii) Analyse von Substratpräferenzen von Pilzgesellschaften in Köderexperimenten iii) Etablierung kausaler Zusammenhänge zwischen forstlichen Eingriffen (Lückenhieb), Veränderungen der Wurzelphysiologie und der Funktion und Diversität von unterschiedlichen ökologischen Gruppen in Pilzgesellschaften Um diese Ziele zu erreichen, soll die Diversität der Pilzgesellschaften auf den 150 experimentellen Waldplots untersucht und die Ergebnisse genutzt werden, um die Zeit-räumliche Variation der Pilzgesellschaften von 2014-2020 zu erforschen. Des Weiteren werden wir Substratköder auslegen und die besiedelnden Pilzgemeinschaften untersuchen. Durch das neue Waldexperiment (Auflichtung) wird der Kohlenstofffluss in den Boden stark verändert. Wir wollen diese Situation nutzen, um den Einfluss auf die Wurzelphysiologie, die Wurzel-assoziierten Pilzgesellschaften und mögliche feedback Reaktionen auf die Baumernährung zu analysieren. Insgesamt werden die Ergebnisse zu einem besseren Verständnis von funktionalen Zusammenhängen von Artengemeinschaften in Ökosystemen beitragen.
Mit dem Forschungsvorhaben wird das Ziel verfolgt, den Einfluss von Pflanzenpathogenen auf das Parasitierungsverhalten von Encarsia formosa bei der Weissen Fliege Trialeurodes vaporariorum zu klären. Da eine multiple Befallssituation verschiedener Pflanzenpathogene einerseits und tierischer Schaderreger andererseits in vielen Unterglas-Kulturen gegeben ist, soll die Bedeutung dieser Interaktionen für biologische Schädlingsbekämpfungsmassnahmen in diesem System exemplarisch bearbeitet werden. Durch räumliche und zeitliche Variation der Pathogeninfektionen wird sowohl die Bedeutung physikalischer Parameter (=Blattoberfläche) als auch physiologischer Parameter (=Wirtspflanzenmetabolismus) und die daraus resultierende ernährungsphysiologische Beeinflussung der Larven der Weissen Fliege auf die Parasitierungseffizienz von Encarsia formosa untersucht werden.
Interaktionen zwischen Pflanzen und Mikrooganismen werden als treibende Faktoren für die Zusammensetzung und Diversität von Pflanzengemeinschaften angesehen. Oomyceten (z.B. Pythium) und Cercozoen (z.B. Plasmodiophora) gehören zu den weltweit bedeutendsten Pflanzenparasiten. Neben Feldfrüchten besiedeln sie ein weites Spektrum von Wirtspflanzen und üben darüber wahrscheinlich einen wichtigen, bisher aber nicht erforschten Einfluss auf die Diversität von natürlichen Pflanzengemeinschaften aus. Trotz ihrer funktionellen Bedeutung wurde ihre Verbreitung in natürlichen Lebensräumen noch nie systematisch untersucht. Molekulare Sequenziermethoden erlauben es nun die Diversität und Verbreitung mikrobieller Pathogene in nie dagewesener Genauigkeit in Böden und Pflanzen zu bestimmen. In Böden aller 300 experimenteller Plots in Grünland und Wäldern der Biodiversitätsexploratorien und in Rhizosphärenproben des BELOW Subprojekts sollen über High-troughput Illumina Sequenzierung die Diversität und die natürlichen Reservoirs von zwei Protistengruppen, Oomyceten und Cercozoen , untersucht werden. Beide Protistengruppen sind funktionell hochdivers und decken ein breites Spektrum von fakultativen zu obligatorischen Pflanzenparasiten bis hin zu freilebenden Bakterivoren ab, wobei manche parasitische Taxa einen Teil ihres Lebenszyklus als Saprotrophe verbringen. Die Biodiversitätsexploratorien bieten die Möglichkeit den Einfluss der Intensivierung von Landnutzung auf die Verbreitung von Pflanzenparasiten in verschiedenen geographischen Regionen Deutschlands zu untersuchen. Netzwerkanalysen ermöglichen es komplexe Gemeinschaften interagierender Mikroorganismen zu analysieren und potenzielle Hubs d.h. zentral agierende Pflanzenpathogene, mögliche pathogen-unterdrückende Bodengemeinschaften, und ihre Beziehung zu Wurzelmetaboliten und Pflanzentraits zu identifizieren. Erstmal würde eine großflächige Studie zur Verbreitung dieser hochdiversen und funktionell bedeutenden Pflanzenpathogene in natürlichen Habitaten durchgeführt. Diese Studie wird einen wichtigen Beitrag leisten um Faktoren zur Unterdrückung von Pflanzenparasiten durch Bewirtschaftungsverfahren zu identifizieren und Hinweise für Pathogenausbrüche liefern.
Aktuelle Studien haben gezeigt, dass extrazelluläre (ex) RNAs zwischen Wirtspflanzen und Mikroben während einer Infektion in beide Richtungen transportiert werden können. Diese exRNAs können erhebliche Auswirkungen auf die Entstehung und den Verlauf der Interaktion haben. Während der organismenübergreifende (cross-Kingdom, ck) RNA-Transfer von Mikroben auf die Pflanze Gene der Wirtsimmunität hemmen kann, können RNAs der Wirtspflanze die Expression von virulenz- oder pathogenitätsbezogenen Genen behindern. Bislang sind jedoch nur einige wenige exRNAs (die Spitze des Eisbergs) charakterisiert worden, so dass die Funktion(en) der großen Mehrheit der exRNAs unerforscht sind. Auf mechanistischer Ebene können die exRNAs sowohl der Pflanze als auch des Pathogens als reine RNAs transportiert werden, an RNA-bindende Proteine (RBPs) gebunden sein oder mit membranumschlossenen extrazellulären Vesikeln (EVs, evRNAs) assoziiert sein. Wie RNAs für den Transport ausgewählt und sortiert werden und wie sie auf Empfängerzellen, z. B. in anderen Organismen, übertragen werden, ist nicht gut verstanden. Unsere zentrale Hypothese ist, dass die Kommunikation über exRNA ein häufiges Phänomen bei verschiedenen Interaktionen zwischen Pflanzen und Mikroben ist und auf konservierten biologischen Mechanismen beruht. Die Aufklärung dieser Mechanismen birgt daher ein hohes Potenzial zur Verbesserung der Produktivität und Gesundheit von Pflanzen. Dieses Konsortium hat das gemeinsame Ziel, ein mechanistisches Verständnis der exRNA-Kommunikation zwischen Pflanzenwirten und pathogenen wie auch nützlichen Mikroben zu entwickeln. Konkret planen wir, (i) die Wege des ckRNA-Transfers zwischen Pflanzen (einschließlich der experimentellen Modellpflanze Arabidopsis thaliana und wichtiger Nutzpflanzenarten) und verschiedenen pathogenen oder nützlichen Mikroben (Bakterien und Pilze) zu untersuchen, (ii) die Schlüsselfaktoren zu entdecken, die an der Auswahl, der Sortierung und dem Transport von exRNAs und ckRNA-Transfer beteiligt sind, und (iii) die molekularen Ziele und funktionellen Auswirkungen von exRNAs und ckRNA-Transfer in Empfängerzellen zu identifizieren. Um dieses Ziel zu erreichen, vereint das Konsortium Experten mit Expertisen auf den Gebieten der nicht-kodierenden RNA, des RNA-Transports, der RNA-Protein-Interaktion, der RNA-vermittelten organismenübergreifenden Kommunikation und der EV-Biologie, darunter Pflanzenpathologen, Mykologen, Molekular- und Zellbiologen, Biochemiker und Bioinformatiker.
Die Gesamtartenliste umfasst in Deutschland 448 etablierte Arten aus zwei Schmetterlingsfamilien: Neben den 432 Arten der Spanner (Geometridae) auch 16 Arten der Eulenspinner und Sichelflügler (Drepanidae). Da die meisten Arten nachtaktiv sind, werden die Spanner ökologisch zu den Nachtfaltern gezählt. Es gibt jedoch auch einige tagaktive Arten, wie beispielsweise den Pantherspanner oder den Wolfsmilchspanner. Die Raupen der Spanner haben zu wenig Beine, um wie andere Schmetterlingsraupen zu laufen. Dafür haben sie ihren ganz eigenen Fortbewegungsstil entwickelt: Wenn man eine Raupe sieht, die ihren Hinterleib mit dem verbliebenen Bauchbeinpaar und den Nachschiebern bis ganz nach vorne zu den Brustbeinen zieht und dabei einen steilen Buckel macht, hat man immer eine Spannerraupe vor sich. Die Falter sind eher zart als kräftig gebaut und meist sehr gut getarnt, sodass sie auf ihrer Unterlage nicht auffallen, wie z.B. die Rindenspanner. Der Ulmen-Harlekin hat sich eine außergewöhnliche Tarnung zugelegt, er trägt umgangssprachlich auch den Namen „Vogeldreck“: Mit seinen weißen Flügeln, auf denen grau-schwarze und gelb-braune Flecken sitzen, imitiert er die Hinterlassenschaften von Vögeln. Diese Tarnung wird als Vogelkot-Mimese bezeichnet und dient als Schutz vor Fressfeinden. Die Kapselspanner der Gattung Perizoma oder die Blütenspanner der Gattung Eupithecia sind hoch spezialisierte Gattungen, deren Vertreter oft nur an einer einzigen Pflanzenart fressen – wie die Namen andeuten, sind sie weniger interessiert an Grünzeug: Meist fressen sie an den Samenkapseln oder Blüten ihrer Wirtspflanzen. Vor allem die Blütenspanner-Arten sind als vollständig entwickelte Insekten nicht leicht voneinander zu unterscheiden; Fachleute machen sich daher oft die Wirtspflanzenbindung zu Nutze und suchen dort nach den Raupen, denn sie sind monophag – so der Fachbegriff für diese enge Wirtsbindung an nur eine Pflanzenart. Auch die Raupe des Gelben Ringelfleck-Gürtelpuppenspanners ( Cyclophora lennigiaria ) lebt nur an einer einzigen Pflanze, dem Französischen Ahorn. Von den 448 in der Gesamtartenliste aufgeführten Spanner-Arten wurden in der Roten Liste 440 Arten hinsichtlich ihrer möglichen Gefährdung bewertet. Insgesamt gelten 57 % der in Deutschland etablierten Spanner als ungefährdet. Etwa 25 % wurden als bestandsgefährdet, also in die Kategorien „Gefährdet“, „Stark gefährdet“ oder „Vom Aussterben bedroht“ eingestuft. Zehn Spanner-Arten gelten als ausgestorben oder verschollen. Die Gefährdungsursachen sind für diese Artengruppe vielfältig. Ein wichtiger Faktor für die Gefährdung ist der Verlust an natürlichen Lebensräumen, insbesondere durch die Landwirtschaft. (Stand Januar 2008, geringfügig ergänzt 2011) Trusch, R.; Gelbrecht, J.; Schmidt, A.; Schönborn, C.; Schumacher, H.; Wegner, H. & Wolf, W. (2011): Rote Liste und Gesamtartenliste der Spanner, Eulenspinner und Sichelflügler (Lepidoptera: Geometridae et Drepanidae) Deutschlands. – In: Binot-Hafke, M.; Balzer, S.; Becker, N.; Gruttke, H.; Haupt, H.; Hofbauer, N.; Ludwig, G.; Matzke-Hajek, G. & Strauch, M. (Red.): Rote Liste gefährdeter Tiere, Pflanzen und Pilze Deutschlands, Band 3: Wirbellose Tiere (Teil 1). – Münster (Landwirtschaftsverlag). – Naturschutz und Biologische Vielfalt 70 (3): 287–324. Die aktuellen Rote-Liste-Daten sind auch als Download verfügbar.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 479 |
| Europa | 8 |
| Land | 22 |
| Weitere | 13 |
| Wissenschaft | 350 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 6 |
| Förderprogramm | 261 |
| Lehrmaterial | 1 |
| Taxon | 212 |
| Text | 21 |
| unbekannt | 15 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 248 |
| Offen | 268 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 488 |
| Englisch | 298 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 6 |
| Bild | 3 |
| Datei | 2 |
| Dokument | 175 |
| Keine | 269 |
| Webseite | 73 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 229 |
| Lebewesen und Lebensräume | 516 |
| Luft | 159 |
| Mensch und Umwelt | 322 |
| Wasser | 136 |
| Weitere | 314 |