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.
Bakterielle Gemeinschaften die mit oberirdischen Pflanzenteilen assoziiert sind spielen eine entscheidende Rolle für die Gesundheit der Wirtspflanze. Es wird vermutet, dass die Zusammensetzung dieser zu einem großen Teil durch das Ursprungsmaterial für Besiedelung (z.B. Erde) determiniert wird, aber auch dass Pflanzen-Charakteristika wie die Verfügbarkeit von Stickstoff und Kohlenstoff, sowie Sekundärmetabolite entscheidend sind. Obwohl Blüten direkt an die Gesundheit und Reproduktion von Pflanzen gekoppelt sind, sind die bakteriellen Kolonisierer der Anthosphäre derzeit deutlich weniger charakterisiert und verstanden als Blatt-assoziierte Bakterien. Dies betrifft auch deren ökologische Rolle und wie sich Umgebungsgradienten, wie z.B. Landnutzung auf Zusammensetzung und Funktion dieser Organismen auswirken. Wir planen mit Hilfe des hierarchischen Designs der Exploratorien organismische und genetische alpha-, beta- und gamma-Diversität von Blüten-Microbiomen zu erfassen. Wir zielen darauf hin, diese in Zusammenhang mit Landnutzung, Pflanzendiversität sowie Blütencharakteristika (Düfte, C- und N-Verfügbarkeit) zu bringen und die Verknüpfung der verschiedenen Biodiversitäts-Ebenen untereinander zu verstehen. Diese Daten werden uns erlauben, die jeweilige Bedeutung von Umgebungs- und Pflanzenfaktoren abzuschätzen. Damit werden die Ergebnisse eine neue Perspektive auf die Assoziation von Bakterien und Blüten ermöglichen und auch die Einflüsse anthropogener Veränderungen auf deren organismische und genetische Diversität zu verstehen.
Durch Anwendung von Herbiziden wird vielleicht die Wirtspflanzenqualitaet von Kulturpflanzen fuer tierische Schaedlinge, besonders fuer saugende Insekten, geaendert. Untersucht wird das Ausmass solcher Veraenderungen bei Blattlaeusen.
Monokulturen und ineffiziente Ressourcennutzung, begleitet von Bodendegradation und Verlust der biologischen Vielfalt in konventionell bewirtschafteten Agrarsystemen, stellen eine Herausforderung für eine stabile Nahrungsmittelproduktion dar. Um die Nahrungsmittelproduktion zu sichern, ohne die Gesundheit und Funktionalität der Agrarökosysteme (weiter) zu gefährden, sind nachhaltige Strategien erforderlich. Arbuskuläre Mykorrhizapilze (AMF) sind die am weitesten verbreiteten Symbionten unter den Nutzpflanzen. Die meisten Studien zum Nutzen der AMF für die Pflanzenproduktion konzentrieren sich jedoch auf den Oberboden, d. h. die dünne Pflugschicht in konventionell bewirtschafteten Systemen. Das Potenzial von AMF in Unterböden (d.h. dem Mineralboden unterhalb der Pflugschicht) wird nur selten untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass Unterböden spezifische AMF-Arten beherbergen können, von denen man annimmt, dass sie sich in ihren Eigenschaften und Funktionalität von den Arten im Oberbodens unterscheiden. Das Hauptziel dieses Projekts ist eine funktionelle Differenzierung der AMF-Gemeinschaften im Ober- und Unterboden hinsichtlich ihrer Strategien zur Nährstoffakquise und -allokation. Das Projekt zielt auf die Beantwortung der Frage ab, (i) ob Unterböden AMF-Gemeinschaften mit funktionellen Eigenschaften beherbergen, die sich von denen der AMF-Gemeinschaften im Oberbodens unterscheiden oder sogar vielfältiger sind, und (ii) ob diese Eigenschaften für eine nachhaltige Bewirtschaftung von Nutzen sein können. Die DNA Amplikon Sequenzierung und Metatranskriptomanalyse von AMF-Gemeinschaften, die mit Pflanzen verschiedener funktioneller Pflanzengruppen assoziiert sind, erlaubt eine erste Bewertung der funktionellen Vielfalt von AMF Unterbodengemeinschaften. Dies beruht auf der Annahme einer merkmalsbasierten Partnerwahl zwischen Pflanze und Pilz. Zur weiteren funktionellen Charakterisierung wird die Aufnahme und der Transfer von leicht verfügbarem N und K durch AMF Gemeinschaften mit Hilfe von 15N-angereicherten Verbindungen sowie Spurenelementen untersucht, die bei der Nährstoffaufnahme als K-Analoga agieren. Die Anregung der N- und P-Mobilisierung aus organischem Material durch AMF-Gemeinschaften wird unter Verwendung von zweifach isotopisch markiertem (15N, 33P) Pflanzenbiomasse untersucht. Durch 13CO2-Pulsmarkierung der Wirtspflanzen wird die Kohlenstoffallokation der Pflanzen in verschiedene AMF-Gemeinschaften analysiert. Dadurch sollen Erkenntnisse über das Potenzial von Unterböden als Reservoir für funktionell vielfältige AMF-Gemeinschaften und deren Potenzial zur Verbesserung der Nährstoffverwertung in Agrarsystemen gewonnen werden. Das Projekt wird damit zur Klärung der Frage beitragen, ob eine angemessene Bewirtschaftung des Unterbodens geeignet ist, die funktionelle Vielfalt von AMF oder sogar gezielt bestimmte funktionelle Eigenschaften von AMF in landwirtschaftlichen Systemen zu fördern, um die Nahrungsmittelproduktion zu stabilisieren.
In dem vorgeschlagenen Forschungsprojekt sollen (1) das Suchverhalten und Ressourcennutzung von Blattlausparasitoiden auf größerer räumlicher Distanz (= zwischen einzelnen Wirtspflanzen) und (2) Mortalitätsrisiken durch Spinnen während der Suche zwischen einzelnen Wirtspflanzen untersucht werden. Dabei soll geprüft werden, welchen Anteil die Wirtspflanze beziehungsweise die Wirte selbst auf den Sucherfolg haben oder inwiefern der Sucherfolg auf größere Distanz auch bei der Simulation von Freilandbedingungen von wirtsinduzierten sekundären volatilen Pflanzeninhaltsstoffen beeinflusst wird, so wie dies in Olfaktometer- beziehungsweise Windkanalstudien gezeigt wurde. Dabei sollen zunächst Arten mit unterschiedlich großem Wirtspflanzenkreis bei einheitlicher Habitatstruktur (= Simulation von Pflanzenbeständen im Gewächshaus) verglichen werden. In einer zweiten Versuchsserie soll dann der Einfluss von gemischter Pflanzenstruktur (Wirtspflanzen, Nicht-Wirtspflanzen) auf das Suchverhalten und die damit verbundene Ressourcennutzung von je einem polyphagen und einem oligophagen Blattlausparasitoiden analysiert werden. Alle Versuchsserien werden mit unterschiedlichen Wirtsdichten sowie - zur Analyse des Einflusses der Wirtspflanze - ohne Wirte durchgeführt. In einem dritten Schritt soll geprüft werden, inwiefern eine artspezifische Suchstrategie die Mortalitätsrisiken bei der Wirtssuche beeinflusst. Dazu werden netzbauende Spinnen in unterschiedlicher Dichte in Pflanzenbeständen angesiedelt. Für die Versuche wurden drei Arten ausgewählt, für die im ersten Teil der Untersuchung die Suchstrategie auf höherer räumlicher Ebene analysiert werden soll und für die eine unterschiedliche Strategie vermutet wird.
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.
Die Fähigkeit, Chitin abzubauen, ist für das Überleben und den Besiedelungserfolg von pilzlichen und bakteriellen Pathogenen, von denen viele agronomisch wichtige Krankheiten verursachen, wesentlich. Bei pathogenen Bakterien, denen Chitin fehlt, spielt der Abbau von Chitin eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von Pilzen, die Pflanzen besiedeln, und beim Überleben in Insekten, wenn die Übertragung über Vektoren erfolgt. Xylella fastidiosa ist als prioritärer Schädling in Europa gelistet. Dieses von Insekten übertragene Bakterium verursacht das OLIVE QUICK DECLINE SYNDROME (OQDS) und Krankheitsausbrüche in den letzten zehn Jahren. Die Dringlichkeit, ein Verständnis dafür zu entwickeln, wie X. fastidiosa seine Wirte kolonisiert, wird durch den Mangel an Behandlungsmitteln deutlich. Es wurde beschrieben, dass eine Chitinase, chiA, von X. fastidiosa sekretiert wird und i) die Verwendung von Chitin als Kohlenstoffquelle vermittelt, möglicherweise in Insektenvektoren und von Xylem-besiedelnden Pilzen, ii) die Übertragung durch Insektenvektoren fördert und iii) für eine systemische Infektion in Pflanzen erforderlich ist, möglicherweise gegen pflanzenbesiedelnde Pilze wirkend. Unser Fokus liegt auf chiA, weil diese bakterielle Chitinase iv) eine ungewöhnliche Schleife in ihrer modellierten 3D-Struktur trägt, die die Substratspezifität bestimmen könnte, und v) wahrscheinlich Chitin-Oligomere freisetzt, die Immunantworten in Wirten von X. fastidiosa modulieren könnten. Obwohl Chitinasen seit Jahrzehnten untersucht werden, haben wir wenig Wissen über die Beziehungen zwischen Substrat, Struktur, Produkt und deren Bioaktivität, die für das Verständnis ihrer Rolle als Virulenzfaktoren von entscheidender Bedeutung sind. Hier ist unser Ziel, zwei Schlüsselfragen zu beantworten: 1. Wie baut X. fastidiosa Chitin ab? Die Analyse der chiA Aktivität und Spezifität unter Verwendung einer Reihe definierter Chitinsubstrate und verschiedener Organismenquellen wird Abbauprodukte aufdecken, die dann einer Bioaktivitätsanalyse unterzogen werden. Struktur-Funktions-Beziehungen werden in silico, in vitro und in vivo untersucht. 2. Welches immunmodulatorische Potenzial haben Chitin-Oligomere, die von X. fastidiosa produziert werden? Der Vergleich verschiedener Immunantworten auf chiA Produkte in Modell- und Wirtspflanzen sowie die Untersuchung der Mustererkennungsrezeptor-vermittelten Immunität dürften Erkenntnisse zu dieser Frage liefern. Als wichtiger Virulenzfaktor ist es unser übergeordnetes Ziel, die molekularen Details der chiA Funktion besser zu verstehen und ihre Rolle bei der systemischen Pflanzeninfektion aufzuklären. Wir stellen uns vor, dass dieses Wissen für biotechnologische Zwecke nützlich sein könnte.
The Albuginaceae is a monophyletic group of obligate biotrophic oomycetes that cause diseases commonly referred to as white blister rust (WBR) on a wide range of wild, weedy, and cultivated flowering plants including many high-value crops. Despite significant progress over the past two decades, which improved the understanding of the phylogenetic relationships within WBR, the actual diversity within Albuginales is still largely unknown. This is especially the case for white blister pathogens of Brassicaceae, a family of which several hundred members are known to be susceptible to WBR. For the elucidating radiation and speciation of white blister pathogens, Albugo on Brassicaceae is a promising target, as it contains both specialised species and a widely regarded as generalist species, Albugo candida. Despite its importance as the most destructive and widespread WBR pathogen of several important crops, the population structure of Albugo candida has not been explored in detail and its relationships to some closely allied host-specific species remain obscure. In the proposed research we seek to understand i) how the generalist species Albugo candida is phylogenetically linked to more specialised lineages, ii) if there is a linkage between Brassicaceae diversity and the genetic diversity of Albugo on Brassicaceae, and iii) if the population of the generalist species, Albugo candida, is panmictic or structured according to host plants or geographic regions. The findings of the proposed research will lead to new insights into the diversity, distribution and evolution of Albugo on Brassicaceae and lead to a better understanding of the emergence of new pathotypes of the disease.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 471 |
| Land | 23 |
| Weitere | 13 |
| Wissenschaft | 349 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 9 |
| Förderprogramm | 259 |
| Lehrmaterial | 1 |
| Taxon | 206 |
| Text | 35 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 242 |
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| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 480 |
| Englisch | 293 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 11 |
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| Lebewesen und Lebensräume | 511 |
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| Weitere | 312 |